MXPA00010336A - Dispositivo de filtracion giratorio con membrana interna a traves del flujo. - Google Patents

Dispositivo de filtracion giratorio con membrana interna a traves del flujo.

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MXPA00010336A
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Abstract

Los dispositivos de filtracion giratorios tienen al menos un miembro interno (36) y al menos un miembro externo (26), los cuales giran y definen un espacio de filtracion de fluido (48) entre ellos. Durante la filtracion, la fraccion permeable pasa del fluido de alimentacion en el espacio (48) a traves de los filtros (34) orientados hacia el espacio (48). El miembro interno (36) tiene una trayectoria interna (46) para el flujo del fluido de alimentacion. El fluido a ser filtrado fluye desde el cuerpo del fluido de alimentacion a traves de la trayectoria interna (46), e invierte su direccion (70), y fluye a traves del espacio de filtracion (48) de regreso al cuerpo del fluido de alimentacion. De manera alternativa, el fluido a ser filtrado pasa del cuerpo del fluido de alimentacion a traves del espacio de filtracion de fluido (48), invierte su direccion, y fluye a traves de la trayectoria interna (46) de regreso al cuerpo del fluido de alimentacion. El miembro externo (26) puede ser cerrado de modo que la alimentacion se mantenga circulando en el espacio de filtracion de fluido (48) hasta que lo abandone a traves del filtro (34) como fraccion permeable o entre nuevamente al reservorio circundante (60) del fluido de alimentacion.

Description

DISPOSITIVO DE FILTRACIÓN GIRATORIO CON MEMBRANA INTERNA A TRAVÉS DEL FLUJO CAMPO TÉCNICO Esta invención se relaciona con el campo de la filtración y más específicamente, dispositivos de filtración giratorios.
TÉCNICA ANTERIOR Los dispositivo de filtración son utilizados para separar uno o más componentes de un fluido de otros componentes. Los procesos comunes llevados cabo en tales dispositivos incluyen la filtración clásica, microfiltración, ultrafiltración, osmosis invertida, diálisis, electrodiálisis, pervaporación, separación de agua, tamizado, separación por afinidad, purificación por afinidad, sorción por afinidad, cromatografía, filtración en gel y filtración bacteriológica. Como se utiliza aquí, el término "filtración" incluye todos aquellos procesos de separación así como cualesquier otros procesos que utilicen un filtro que separe uno o más componentes de un fluido de los otros componentes del fluido. Los procesos de filtración hacen uso de la mayor permeabilidad al filtro de algunos componentes fluidos que otros. Como se utiliza aquí, el término "filtro" incluye cualquier artículo hecho de cualquier material que permita que uno o más componente de un fluido pasen a través de éste para separar aquellos componentes de los otros componentes del fluido. De este modo, el término "filtro" incluye filtros metálicos y de paños poliméricos, membranas semipermeables y materiales de tamizado inorgánicos (por ejemplo, zeolitas, cerámicas) . Un filtro puede tener cualquier configuración o forma, por ejemplo, telas tejidas o no tejidas, fibras, membranas, tamices, hojas, películas y combinaciones de las mismas. Los componentes del fluido de alimentación que pasa a través del filtro comprenden la "fracción permeable" y aquellos que no pasan (es decir, que son rechazados por el filtro o son retenidos por el filtro) comprenden la "fracción retenida". La fracción valiosa del proceso de filtración puede ser la fracción retenida o la fracción permeable o en algunos casos ambas pueden ser valiosas. Un problema técnico común en todos los dispositivos de filtración es el cegado u obturación del filtro. La fracción permeable que pasa a través del filtro de la capa de fluido de alimentación adyacente al lado de alimentación del filtro deja una capa adyacente a o sobre el lado del filtro que tiene una composición diferente que la del fluido de alimentación a granel. Este material puede unirse al filtro y obstruir sus poros (es decir, ensuciar el filtro) o permanecer como una capa límite estancada, cualquiera de los cuales impide el transporte de los componentes del fluido de alimentación que tratan de pasar a través del filtro hacia el lado del producto de la fracción permeable del filtro. En otras palabras, el transporte de masa por unidad de área a través del filtro por unidad de tiempo (es decir, el flujo) se reduce y la capacidad de servicio inherente del filtro se ve afectada de manera adversa. De manera general, la incrustación del filtro es de naturaleza química, implicando la quimiosorción de sustancias en el fluido de alimentación sobre el área de la superficie interna (poro) y externa del filtro. A menos que las propiedades químicas de la superficie del filtro sean alteradas para prevenir o ' reducir la adsorción, son necesarias operaciones de reemplazo o limpieza frecuentes y costosas del filtro. Una de las causas más comunes de la incrustación surge de la baja energía superficial (por ejemplo, de naturaleza hidrofóbica) de muchos filtros. La U.S. 4,906,379 y 5,000,848, las cuales se otorgaron a Membrex, Inc., beneficiaría de la presente solicitud, describen una modificación química para incrementar la energía libre superficial (por ejemplo, hidrofilicidad) de las superficies de los filtros. (Todos los documentos identificados, discutidos o de otro modo referidos en esta solicitud se incorporan aquí en su totalidad para todos los propósitos) . En general, sin embargo, se ha dado relativamente poca atención a la modificación química de la superficie para reducir la incrustación del filtro. En contraste con la naturaleza química de la mayoría de los problemas de incrustación, la formación de una capa límite cerca de la superficie del filtro es de naturaleza física, surgiendo de un desequilibrio en la transferencia de masa de los componentes del fluido de alimentación hacia la superficie del filtro en comparación con la retransferencia de la capa límite al fluido de alimentación a granel. Debe ser usada alguna forma de fuerza (por ejemplo, mecánica, electrocinética) para promover la transferencia de masa deseada lejos de la superficie del filtro. Desafortunadamente, han sido desarrolladas pocas estrategias que promuevan el remezclado adecuado para reducir la capa límite o prevenir su formación. La estretegia más común es la llamada filtración en "flujo transversal" ("CFF") o filtración en "flujo tangencial" ("TFF") . En principio, el fluido de alimentación es bombeado a través (es decir, paralelo a) la superficie externa del filtro a una velocidad suficientemente alta para perturbar y remezclar la capa límite. En la practica, sin embargo, el flujo transversal tiene varias desventajas. Por ejemplo, deben diseñarse equipos para manejar velocidades de flujo más altas que las requeridas, y tales velocidades de flujo más altas generalmente requieren recircular la fracción retenida. Sin embargo, la recirculación puede dañar ciertos materiales que pueden estar presentes en el fluido (por ejemplo, células, proteínas) y volverlos inadecuados para un uso adicional (por ejemplo, pruebas) . Un método diferente para eliminar la capa límite estancada implica desacoplar la velocidad de flujo de alimentación de la presión aplicada. Con este método un elemento estructural del dispositivo de filtración, en lugar del fluido de alimentación, se mueve para efectuar el remezclado y la reducción de la capa límite. El cuerpo móvil puede ser el filtro en sí o un cuerpo localizado cerca del elemento de filtración. Algunos de los raros dispositivos de cuerpo móvil que tienen mejor filtración sin turbulencia ineficiente en energía son ejemplificados en la U.S. 4,790,942, U.S. 4,867,878, U.S. 4,876,013, U.S. 4,911,847 y U.S. 5,000,848 (otorgadas a Membrex, Inc.). Cada una de esas patentes describen el uso de un aparato de filtración que comprende cuerpos cilindricos externo e interno que definen un espacio anular para recibir un fluido de alimentación. La superficie de al menos uno de los cuerpos que definen el espacio es la superficie de un filtro, y uno o ambos de los cuerpos pueden hacerse girar. El flujo rotacional inducido entre esos cilindros es un ejemplo de estratificación de fluido inestable causada por fuerzas centrífugas. La aparición de esta inestabilidad puede ser expresada con la ayuda de un número de características conocidas como el número de Taylor. Por encima de un cierto valor del número de Taylor, aparece un perfil de flujo vorticial que comprende los llamados vórtices de Taylor. Este tipo de flujo secundario produce un corte no turbulento altamente eficiente en la superficie del filtro que reduce el espesor de la capa límite estancada, y de este modo, incrementa el flujo de la fracción permeable. En contraste con la filtración de flujo transversal clásica, los dispositivos de esas patentes permiten que la velocidad cortante cerca de la superficie del filtración y la presión transmembranal sean controlada independientemente. Además, debido a que esos dos parámetros de operación son independientes y no se requieren velocidades de alimentación altas para mejorar el flujo de la fracción permeable, la velocidad de alimentación puede ser ajustada para evitar distribuciones de presión transmembranal no uniformes. En consecuencia, los sistemas agitados mecánicamente de este tipo permiten el control preciso sobre la separación. Los dispositivos de filtración de disco giratorio también permiten que la velocidad cortante cerca de la superficie de filtración y la presión transmembranal sean controladas independientemente. En tales dispositivos el fluido de alimentación es colocado entre el disco y la superficie de filtración colocada opuesta que define el espacio de filtración de fluido y uno o ambos del disco y la superficie de filtración están girados. Véanse, por ejemplo, las U.S. 5,143,630, 5,254,250, y la 5,707,517 (todas otorgadas a Membrex, Inc. ) . A pesar del trabajo sustancial que ha sido efectuado, sigue existiendo la necesidad de dispositivos de superplástico giratorios (y procesos que los utilizan) que tienen una o más de las siguientes características y ventajas: un diseño relativamente sencillo; medios para crear corte suficiente en la superficie del filtro para prevenir o reducir la obstrucción o incrustación del filtro; el desacoplamiento del movimiento del fluido en el espacio de filtración de fluido que crea el corte deseado del movimiento del fluido en el cuerpo principal (o reservorio) del fluido de alimentación por lo tanto, entre otras cosas, para permitir la flotación del material menos denso en el fluido de alimentación y la sedimentación del material más denso en el fluido de alimentación; la capacidad para procesar eficazmente el fluido de alimentación hasta que solo un pequeño volumen del fluido de alimentación permanezca y mantenga el filtro húmedo aún cuando la cantidad de fluido disminuya a solo un volumen muy pequeño; la capacidad de presurizar el fluido en un espacio de filtración del fluido, lo cual puede ayudar al proceso de filtración, sin la necesidad de recipientes a alta presión para contener el cuerpo principal (reservorio) del fluido de alimentación; la capacidad para controlar la cantidad de fluido de alimentación que entra al espacio de filtración del fluido por unidad de tiempo independientemente del corte producido, por ejemplo, por vórtices de Taylor e independientemente del flujo de la fracción permeable; la posibilidad de eliminar el uso de una bomba de alimentación, la eliminación de la cual puede ser más ventajosas si el fluido de alimentación contiene sólidos u otros materiales que hicieran el bombeo de tal fluido menos deseable y/o difícil; y la capacidad de procesar un reservorio de fluido de alimentación que no pueda estar en un recipiente convencional (tal como el fluido en un lago o recipiente o contenedor de fermentación) . Otros problemas técnicos que pueden ser resueltos por la presente invención serán evidentes a un experto en la técnica a partir de esta descripción.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Tales dispositivos y procesos que tienen aquellas características y ventajas, así como otras características y ventajas que serán evidentes a aquellos expertos en la técnica, han sido ahora desarrollados. De manera amplia, en un aspecto esta invención se relaciona con un dispositivo de filtración giratorio para filtrar fluido de alimentación para remover la fracción permeable del fluido alimentado, el dispositivo comprende: a) un miembro externo alargado; b) un miembro interno alargado, miembro interno el cual está al menos parcialmente colocado dentro del miembro externo de modo que el miembro externo y el miembro interno forman un espacio de filtración de fluido alargado entre ellos en el cual el fluido alimentado a ser filtrado es colocado, el miembro interno tiene una trayectoria interna para el flujo del fluido de alimentación, la dirección total de tal trayectoria es sustancialmente paralela a la dirección total del espacio del filtro de filtración; c) medios de rotación para hacer girar el miembro interno y el miembro externo uno con respecto al otro; d) uno o más filtros orientados hacia el espacio de filtración de fluido a través del cual pasa la fracción permeable del fluido de alimentación en el espacio de filtración de fluido durante la filtración; e) medios de conexión de fluido para conectar de manera fluida el espacio de filtración de fluido a la trayectoria interna del miembro interno; y f) medios para mover fluido para mover el fluido de alimentación a través de los medios de conexión de fluido durante la filtración desde el espacio de filtración de fluido hasta la trayectoria interna o desde la trayectoria interna hasta el espacio de filtración de fluido. En otro aspecto esta invención se relaciona con un dispositivo de filtración giratorio para filtrar fluido de alimentación para remover la fracción permeable del fluido de alimentación, existiendo un reservorio de fluido de alimentación que tiene un nivel del fluido, el dispositivo comprende: a) un miembro externo; b) un miembro interno, miembro interno el cual está al menos parcialmente colocado dentro del miembro externo de modo que el miembro externo y el miembro interno forman un espacio de filtración de fluido entre ellos en el cual el fluido de alimentación a ser filtrado es colocado, el miembro interno tiene una trayectoria interna para el flujo del fluido de alimentación; c) medios de rotación para hacer girar el miembro interno y el miembro externo uno con respecto al otro; d) uno o más filtros orientados hacia el espacio de filtración de fluido a través del cual pasa la fracción permeable del fluido de alimentación en el espacio de filtración de fluido durante la filtración; e) medios de conexión de fluido para conectar de manera fluida el espacio de filtración de fluido a la trayectoria interna del miembro interno; f) medios para mover fluido para mover el fluido de alimentación a través de los medios de conexión de fluido durante la filtración desde el espacio de filtración de fluido hasta la trayectoria interna o desde la trayectoria interna hasta el espacio de filtración de fluido; y g) medios que invierten la dirección de flujo para invertir la dirección de flujo del fluido de alimentación que fluye durante la filtración desde el espacio de filtración de fluido hacia la trayectoria interna o de la trayectoria interna hacia el espacio de filtración de fluido, de modo que la dirección de flujo principal total del fluido de alimentación en el espacio de filtración de fluido sea sustancialmente la opuesta a la dirección de flujo principal total del fluido de alimentación en la trayectoria interna. En otro aspecto, esta invención se relaciona con un dispositivo de circuito giratorio para filtrar fluido de alimentación para remover la fracción permeable del fluido de alimentación, existiendo allí un reservorio de fluido de alimentación que tiene un nivel de fluido, el dispositivo comprende: a) una membrana externa que tiene un extremo inferior con una abertura; b) una membrana interna giratoria (i) que tiene un eje de rotación longitudinal, (ii) que tiene una trayectoria interna para el flujo del fluido de alimentación, trayectoria la cual tiene un extremo inferior, y (iii) localizada al menos parcialmente dentro de la membrana externa de modo que la membrana externa y la membrana interna forman un espacio de filtración de fluido entre el cual el fluido de alimentación a ser filtrado se desplaza; c) medios de rotación para hacer girar el miembro interno alrededor de su eje de rotación longitudinal; d) uno o más filtros orientados hacia el espacio de filtración de fluido a través de los cuales pasa la fracción permeable del fluido de alimentación en el espacio de filtración de fluido durante la filtración; e) medios de conexión de fluido para conectar de manera fluida el espacio de filtración de fluido a la trayectoria interna del miembro interno; f) medios para mover fluido para mover el fluido de alimentación a través de los medios de conexión de fluido durante la filtración desde el espacio de filtración de fluido hasta la trayectoria interna o desde la trayectoria interna hasta el espacio de filtración de fluido; g) medios que invierten la dirección de flujo para invertir la dirección de flujo del fluido de alimentación que fluye durante la filtración desde el espacio de filtración de fluido hacia la trayectoria interna del miembro interno o desde la trayectoria interna del miembro interno hasta el espacio de filtración de fluido, de modo que la dirección de flujo principal total del fluido de alimentación en el espacio de filtración de fluido sea sustancialmente la opuesta a la dirección de flujo principal total del fluido de alimentación en la trayectoria interna del miembro interno, ambas direcciones de flujo principales totales son sustancialmente paralelas al eje de rotación longitudinal; y h) medios para mantener al menos temporalmente el miembro externo o el miembro interno o ambos al menos parcialmente en el reservorio del fluido de alimentación, de modo que el extremo inferior del miembro externo del extremo del miembro interno o ambos extremos inferiores estén por debajo del nivel de fluido del fluido de alimentación en el reservorio al menos alguna vez durante la filtración, de modo que 'el fluido de alimentación pueda fluir desde el reservorio hasta el espacio de filtración de fluido, o hacia la trayectoria interna del miembro interno durante la filtración. En otro aspecto, la invención se relaciona con un dispositivo de filtración giratorio para filtrar fluido de alimentación para remover la fracción permeable del fluido de alimentación, el dispositivo comprende: a) un recipiente que tiene una región superior y en el cual el fluido de alimentación es colocado, el fluido de alimentación tiene un nivel de fluido cuando está en el recipiente; b) un miembro externo cilindrico estacionario, (i) localizado dentro del recipiente y suspendido en la región superior del recipiente, (ii) que tiene un extremo inferior con una abertura, y (iii) que tiene una superficie interna con un filtro montado en ella a través del cual pasa la fracción permeable durante la filtración; c) un miembro interno cilindrico giratorio (i) suspendido de manera giratoria de la región superior del recipiente, (ii) que tiene un eje longitudinal de rotación, (iii) que tiene una trayectoria interna para el flujo de fluido de alimentación, trayectoria la cual es de forma sustancialmente cilindrica y tiene un extremo inferior, y (iv) localizado dentro del miembro externo, de modo que el miembro externo y el filtro sobre el miembro interno forman un espacio de filtración de fluido anular entre ellos en el cual el fluido de alimentación a ser filtrado es colocado; el extremo inferior del miembro externo o el extremo inferior de la trayectoria interna del miembro interno o ambos están por debajo del nivel de fluido en el recipiente al menos alguna vez, de modo que el fluido de alimentación puede fluir del recipiente hacia el espacio de filtración de fluido o hacia la trayectoria interna del miembro interno durante la filtración; d) medios de rotación para hacer girar el miembro interno alrededor de su eje de rotación longitudinal; e) medios de conexión de fluido para conectar fluidicamente el espacio de filtración de fluido en la trayectoria interna del miembro interno próximo a la región superior del recipiente; f) medios para mover el fluido de alimentación a través de los medios de conexión de fluido durante la filtración del espacio de filtración de fluido hacia la trayectoria interna o desde la trayectoria interna hacia el espacio de filtración de fluido; y g) medios que invierten la dirección de flujo para invertir la dirección de flujo del fluido de alimentación que fluye durante la filtración y el espacio de filtración de fluido a la trayectoria interna del miembro interno o de la trayectoria interna del miembro interno hacia el espacio de filtración de fluido, de modo que la dirección principal total de flujo del fluido de alimentación en el espacio de filtración de fluido es sustancialmente opuesta a la dirección principal total de flujo del fluido de alimentación en la trayectoria interna del miembro interno, ambas direcciones principales totales de flujo están sustancialmente paralelas al eje longitudinal de rotación. En otro aspecto, la invención se relaciona con un dispositivo de filtración giratorio para filtrar fluido de alimentación para remover la fracción permeable del fluido de alimentación, existiendo un reservorio de fluido de alimentación que tiene un nivel de fluido, el dispositivo comprende: a) una membrana interna que tiene un extremo inferior con una abertura y un extremo superior con una abertura; b) un miembro interno giratorio (i) que tiene un eje de rotación longitudinal, (ii) que tiene una trayectoria interna para el flujo del fluido de alimentación, trayectoria la cual tiene un extremo inferior y un extremo superior, y (iii) localizada al menos parcialmente dentro del miembro externo de modo que el miembro externo y el miembro interno forman un espacio de filtración de fluido entre ellos en el cual el fluido de alimentación a ser filtrado es colocado; c) medios de rotación para hacer girar el miembro interno alrededor de su eje de rotación longitudinal; d) uno o más filtros orientados hacia el espacio de filtración de fluido a través de los cuales pasa la fracción permeable del fluido de alimentación en el espacio de filtración de fluido durante la filtración; e) medios de conexión de fluido para conectar de manera fluida el espacio de filtración de fluido a la trayectoria interna del miembro interno; f) medios para mover fluido para mover el fluido de alimentación a través de los medios de conexión de fluido durante la filtración desde el espacio de filtración de fluido hasta la trayectoria interna o desde la trayectoria interna hasta el espacio de filtración de fluido; g) medios que invierten la dirección de flujo para invertir la dirección de flujo del fluido de alimentación que fluye durante la filtración desde el espacio de filtración de fluido hacia la trayectoria interna del miembro interno o desde la trayectoria interna del miembro interno hacia el espacio de filtración de fluido, de modo que la dirección de flujo principal total del fluido de alimentación en el espacio de filtración de fluido sea sustancialmente la opuesta a la dirección de flujo principal total del fluido de alimentación en la trayectoria interna del miembro interno, ambas direcciones de flujo principales totales son sustancialmente paralelas al eje de rotación longitudinal, el extremo superior del miembro externo está sellado de manera sustancialmente fluida a los medios que invierten la dirección de flujo y el extremo superior del miembro interno está separado de los medios para invertir la dirección de flujo para proporcionar un espacio en el cual el fluido de alimentación puede invertir su dirección de flujo; h) medios para mantener al menos temporalmente el miembro externo o el miembro interno o ambos al menos parcialmente en el reservorio del fluido de alimentación, de modo que el extremo inferior del miembro externo o el extremo inferior del miembro interno o ambos extremos inferiores estén por debajo del nivel de fluido del fluido de alimentación en el reservorio al menos alguna vez durante la filtración, de modo que el fluido de alimentación pueda fluir desde el reservorio hasta el espacio de filtración de fluido, o hacia la trayectoria interna del miembro interno durante la filtración. En otro aspecto, la invención se relaciona con un proceso para filtrar fluido de alimentación para remover la fracción permeable del fluido de alimentación, el proceso comprende: a) proporcionar un dispositivo de filtración giratorio de acuerdo con esta invención; b) colocar fluido de alimentación en el espacio de filtración de fluido del dispositivo; c) hacer que los medios de rotación giren; y d) remover la fracción permeable del fluido de alimentación en el espacio de filtración de fluido a través de uno o más filtros del dispositivo de filtración giratorio. En las modalidades preferidas, el dispositivo está orientado verticalmente, es decir, que el eje de rotación es vertical y la dirección total del flujo de fluido en el espacio de filtración de fluido es vertical; el miembro externo está estacionario y contiene un filtro sobre su superficie interna; el miembro interno y el miembro externo son ambos cilindricos; el espacio de filtración de fluido es cilindrico; la trayectoria interna en el miembro interno es cilindrica; los medios que invierten el flujo de fluido son un miembro para el cual el miembro externo está conectado y de manera más preferible es la superficie interna de la parte superior del dispositivo; los medios de rotación hacen girar el miembro interno y de manera más preferible también hacen girar un impelente localizado dentro del miembro interno, el reservorio de fluido de alimentación a ser filtrado se localiza en un recipiente que tiene una parte superior; el miembro interno está suspendido de manera giratoria de la parte superior del recipiente; el recipiente tiene una región superior para la flotación del material que es menos denso que la densidad promedio del fluido de alimentación y también tiene una región inferior para la sedimentación del material que es más denso que la densidad promedio del fluido de alimentación; el dispositivo tiene medios para crear y controlar la presión transmembranal, teniendo medios para presurizar el espacio de filtración de fluidos y/o medios para extraer la fracción permeable; y/o el dispositivo tiene medios para mantener una diferencia entre la presión en el espacio de filtración de fluido y la presión en cualquier reservorio de fluido alimentado en el cual el miembro esté colocado. Otras características preferidas de la invención serán evidentes a aquellos expertos en la técnica.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Para facilitar más la descripción de la invención, se proporcionan los siguientes dibujos, en los cuales : La Figura 1 es una vista en elevación de una modalidad de la invención en la cual el dispositivo tiene un miembro cilindrico externo estacionario con un filtro sobre su superficie interna orientado hacia el espacio de filtración de fluido; un miembro interno cilindrico giratorio; una trayectoria interna cilindrica del miembro interno; la región superior en el recipiente que sostiene el reservorio de fluido de alimentación a ser filtrado para la flotación del material menos denso y el fluido de alimentación; una región inferior en el recipiente para sedimentar el material más denso en el fluido de alimentación; y medios para hacer girar el impelente dentro de la trayectoria interna, de modo que el fluido de alimentación sea extraído del reservorio del fluido de alimentación y se eleva en el espacio de filtración de fluido, choca con el interior de la parte superior del recipiente y por lo tanto invierte su dirección de flujo, y fluye hacia abajo, hacia la trayectoria interna de regreso al reservorio de fluido de alimentación; La Figura 2 es una vista en elevación de un dispositivo que es sustancialmente el mismo que el dispositivo de la Figura 1, pero arreglado para hacer girar el impelente en una dirección opuesta a la dirección de rotación del dispositivo de la Figura 1, de modo que el fluido de alimentación es extraído del reservorio de fluido de alimentación y surge en la trayectoria interna dentro del miembro interno, golpea el interior de la parte superior del recipiente y por lo tanto, invierte su dirección de flujo, y fluye hacia abajo, hacia el espacio de filtración del fluido y de nuevo hacia el reservorio de fluido de alimentación; La Figura 3 es una vista en elevación de un dispositivo que es similar a los dispositivos de las Figuras 1 y 2, pero que tiene un miembro externo cerrado, de modo que puede ser presurizado por el fluido de alimentación alimentado al espacio de alimentación del fluido por una bomba de alimentación y que tiene otras diferencias que serán discutidas más adelante; La Figura 4 es una vista en elevación de un dispositivo que es similar al dispositivo de la Figura 2, pero en el cual el impelente se localiza cerca del fondo del eje giratorio y en el cual se ha agregado un cojinete inferior para proporcionar estabilidad extra al miembro interno giratorio y protegerlo contra el movimiento lateral indeseable del fondo del miembro interno durante la rotación; y La Figura 5 es una vista en elevación de un dispositivo montado sobre un armazón que está sentado en un cuerpo de agua (reservorio) , el dispositivo tiene un miembro interno cuya extensión inferior está cerca del fondo del cuerpo de agua y cuyo miembro externo es mucho más corto que el miembro interno, la extensión inferior del miembro externo está por encima del nivel más superior del cuerpo de agua.
Esos dibujos se proporcionan para propósitos ilustrativos únicamente y no deberán ser utilizados para limitar indebidamente el alcance de la invención.
MEJORES MODOS PARA LLEVAR A CABO LA INVENCIÓN El diseño del dispositivo de filtración giratorio de esta invención no es crítico y puede ser utilizado cualquier diseño en tanto el dispositivo satisfaga los requerimientos de las reivindicaciones y proporcione los beneficios de esta invención. De manera amplia, el dispositivo tiene al menos un miembro interno y al menos un miembro externo, uno o ambos de los cuales giran, de modo que giran uno con respecto a otro y que definen un espacio de filtración de fluido entre ellos. Existen uno o más filtros orientados hacia el espacio de filtración de fluido y que se localizan sobre cualquiera del miembro interno o sobre el miembro externo o ambos. Durante el proceso de filtración, la fracción permeable pasa desde el fluido de alimentación en el espacio de filtración en el fluido a través de uno o más filtros. El miembro interno tiene una trayectoria interna para el flujo del fluido de alimentación. En una modalidad, el fluido del reservorio (cuerpo) del fluido de alimentación a ser filtrado fluye del reservorio y el fluido de alimentación a través de la trayectoria interna del miembro ' interno, invierte su dirección, y a continuación fluye a través del espacio de filtración del fluido (típicamente en una dirección perpendicular a la dirección en la cual pasa la fracción permeable a través de uno o más filtros) , de regreso al reservorio del fluido de alimentación. En otra modalidad, el fluido del reservorio (cuerpo) o el fluido a ser filtrado fluye del reservorio del fluido de alimentación a través del espacio de filtración del fluido (típicamente en una dirección perpendicular a la dirección en la cual pasa la fracción permeable a través de uno o más filtros) , invierte su dirección, y a continuación fluye a través de la trayectoria interna del miembro interno de nuevo al reservorio del fluido de alimentación. En otra modalidad, el fluido de alimentación circula en cualquiera de las dos vías anteriores sin ser extraído directamente del reservorio o regresar directamente al reservorio. En su lugar, el miembro externo está aislado fluídicamente del reservorio y el fluido de alimentación (y el miembro externo puede ser presurizado en comparación con el reservorio, por ejemplo, cerrando el miembro externo y teniéndolo en comunicación fluida con el reservorio sólo a través de una válvula de control de la presión, como en la Figura 3) y el fluido de alimentación es alimentado al espacio de alimentación del fluido, por ejemplo, por una bomba. Si la presión en el espacio de filtración de fluido se vuelve demasiado alta, el exceso de presión es aliviado permitiendo que suficiente fluido en el miembro externo (incluyendo el espacio de filtración de fluido) abandone, por ejemplo, regresando al reservorio a través de una válvula de control de presión. El miembro externo puede tener cualquier tamaño o forma. Típicamente éste tendrá internamente una sección transversal circular. Típicamente también tendrá internamente una forma cilindrica recta. Aunque son posibles otras formas (por ejemplo, cónica) , la cilindrica es la preferida. La forma externa del miembro externo también típicamente será cilindrica. El miembro interno puede tener cualquier tamaño o forma. Típicamente éste tendrá externamente uha sección transversal circular. Típicamente también tendrá externamente una forma cilindrica recta. Aunque son posibles otras formas (por ejemplo, cónica) la cilindrica es la preferida. La forma interna del miembro interno también típicamente será cilindrica. Si, como se prefiere, la superficie externa del miembro interno y la superficie interna del miembro externo son ambas cilindricas, el espacio de filtración de fluido será anular en sección transversal.
El miembro interno tiene al menos una trayectoria interna para el flujo del fluido de alimentación. Cada trayectoria puede terminar en la parte superior del miembro interno y en el fondo del miembro interno, o una trayectoria puede determinar en uno o ambos extremos dentro del miembro interno. Puede estar presente más de una trayectoria en cada miembro interno. La trayectoria puede tener cualquier tamaño o forma siempre que puedan hacerse realidad los beneficios de esta invención. De manera deseable, el miembro interno tendrá una trayectoria que termina en la parte superior y en la parte inferior del miembro interno y esa es cilindrica en su sección transversal. El miembro interno estará al menos parcialmente (y de manera deseable sustancialmente y completamente) contenido dentro del miembro externo, formando por lo tanto, un espacio de filtración de fluido entre ellos. De manera deseable, un filtro está montado sobre la superficie interna del miembro externo. También, de manera deseable, el miembro externo es estacionario y el miembro interno es giratorio. Más de un miembro preferido puede localizarse dentro del miembro externo, aunque eso generalmente no será el preferido. El reservorio (cuerpo) del fluido de alimentación puede estar contenido en un recipiente hecho por el hombre (por ejemplo, un tanque de almacenamiento, un tanque de fermentación) o puede estar contenido en un recipiente natural (por ejemplo, un lago o poza) . Puede montarse más de un par de miembros interno-externo en cada recipiente o contenedor. El recipiente o contenedor puede tener una parte superior, y la parte superior puede sellar fluídicamente en el recipiente (por ejemplo, de modo que el recipiente puede ser presurizado por encima o por debajo de la presión atmosférica). Cada uno de los miembros interno y externo típicamente será montado directa o indirectamente en la región superior del recipiente. Por ejemplo, el miembro externo puede ser suspendido de la parte superior del recipiente, el cual está directa o indirectamente montado sobre (conectado) a la región superior del recipiente. En algunos casos, el miembro interno o el miembro externo o ambos pueden ser suspendidos de (conectados) a un lado del fondo del recipiente. El recipiente que contiene el reservorio de fluido de alimentación puede ser parte del dispositivo. El recipiente puede ser de cualquier tamaño o forma y de cualquier material, en tanto el recipiente no afecte de manera adversa el funcionamiento del dispositivo de esta invención. De manera general, el recipiente no será más grande de lo razonablemente requerido (1) para alojar los miembros interno y externo, y (2) para proporcionar un reservorio (cuerpo) suficientemente grande de fluido de alimentación, y (3) para proporcionar suficiente volumen para la flotación y/o sedimentación (si la flotación y/o sedimentación van a afectuarse en el mismo recipiente) . No necesita ser utilizado un recipiente o el recipiente o una parte de su fondo, su parte superior y/o sus lados pueden estar abiertos y el dispositivo con el recipiente puede ser colocado en un reservorio de fluido (por ejemplo, un lago, un tanque de fermentación) para producir una fracción permeable y/o un producto retenido por ejemplo, para prueba. La inmersión parcial con completa del recipiente puede permitir que el fluido fluya hacia el recipiente y de ahí hacia el espacio de filtración de fluido o la trayectoria interna. El recipiente puede ser llenado completamente con líquido o puede existir una cámara superior en la parte superior del recipiente por encima del nivel de líquido. Los miembros interno y externo (con o sin un motor y/o bomba de refracción permeable) pueden ser montados sobre un armazón sin un recipiente, y el armazón puede ser colocado en un reservorio de fluido de alimentación. Los miembros interno y/o externo pueden ser conectados a un miembro (por ejemplo una parte superior, un recipiente, y/o un armazón) de la parte superior, la parte inferior, o los lados. De este modo, por ejemplo, el miembro externo puede colgar hacia abajo desde la parte superior de un armazón y el miembro interno puede ser montado de manera giratoria en su extremo inferior hacia el fondo del armazón. Para ayudar a la flotación y/o sedimentación, pueden proporcionarse medios en el recipiente (si se utiliza un recipiente) para reducir la velocidad del flujo de fluido fuera del espacio de filtración de fluido. Por ejemplo, puede utilizarse un deflector cerca de la entrada del fluido del recipiente. En una unidad orientada verticalmente, el deflector inferior próximo al fondo de los miembros interno y externo puede ser muy útil . Un dispositivo de esta invención puede ser utilizado en muchas formas diferentes, por ejemplo, para verificar una reacción (por ejemplo, purgando, o produciendo un fluido probable a partir de, el medio de reacción en un reactor o en un flujo de efluente del reactor) o como una parte integral del esquema del reactor (por ejemplo, para separar catalizador de un flujo de efluente del reactor para reciclarlo al reactor o para su regeneración, o para la remoción continua de producto y/o subproductos y/o reabastecer continuamente nutrientes en un reactor de cultivo celular, o tratamiento de aguas residuales biológicas (por ejemplo, para retener el lodo activado utilizado para digerir materia orgánica) ) o como parte de un esquema de recuperación (por ejemplo, para separar productos, subproductos, contaminantes, etc., de una reacción o flujo de proceso). Los miembros interno y externo (con o sin recipiente o armazón) pueden localizarse in si tu en cualquier tipo de recipiente de proceso (por ejemplo, en u reactor) o tubería (por ejemplo, tubería de fluente del reactor o tubería de fluido deslizante) para cualquier propósito (por ejemplo, producir un fluido probable) donde la filtración necesite efectuarse continua o intermitentemente . Un dispositivo de esta invención puede encontrar uso particular del recipiente de reciclaje de limpiadores acuosos de aguas residuales oleosas, en el recipiente de limpiador en el punto de uso para reciclar, para reciclar fluido refrigerante en industrias que trabajan metal, y en el tratamiento de minimización de aguas residuales. Aunque no existan limites superiores o inferiores teóricos sobre el diámetro de los miembros interno y externo, debido a la velocidad de rotación, la cual puede variar en cualquier lugar de menos de 50 rpm a 2500 rpm o mayor, y debido al diseño, fabricación, y restricciones de costo, los miembros giratorios del dispositivo de filtración raramente serán de más de uno o dos metros de diámetro y típicamente serán mucho más pequeños. En una modalidad que utiliza un recipiente cerrado para contener el receptor del fluido de alimentación (sustancialmente como se muestra en la Figura 1), el recipiente es una lata cilindrica de 8 galones (30.3 litros) de aproximadamente 14 pulgadas (5.5 cm) de diámetro y aproximadamente 14 pulgadas (5.5 cm) de altura. Se utiliza un motor de un cuarto de caballo de potencia, de 1725 rpm (revoluciones por minuto) para hacer girar el cilindro interno. La combinación de los miembros interno y externo puede ser orientada en cualquier dirección (es decir, que el eje mayor de cada uno puede ser vertical, horizontal, o estar en algún otro ángulo). El" eje mayor de los miembros interno y externo no necesita ser orientado exactamente en la misma dirección como típicamente se utilizará. De manera deseable, los miembros interno y externo (es decir, sus ejes mayores) estarán orientados verticalmente aunque no necesita ser así. De manera también deseable, el eje mayor del miembro interno se encontrará a lo largo de la misma línea del eje mayor del miembro externo, en otras palabras, los dos ejes mayores coincidirán. De manera deseable, los pasos de filtración de fluido estarán orientados verticalmente aunque no necesita ser así. Un dispositivo puede comprender un recipiente al cual el miembro interno y el miembro externo están conectados. El recipiente puede tener una parte superior desde la cual los miembros interno y externo están suspendidos. Los miembros interno y externo pueden ser conectados a un armazón mediante el sistema de suspensión. Por ejemplo, los miembros interno y externo pueden ser conectados a un armazón, algo o todo del cual se sienta en el reservorio de fluido. Los miembros interno y externo pueden estar separados de la porción más exterior (por ejemplo, el fondo) del armazón. Los miembros interno y externo pueden estar suspendidos de un lado del recipiente. Los miembros interno y externo pueden estar completamente sumergidos en el ' fluido de alimentación o solo un extremo de cada uno puede estar en contacto con el fluido de alimentación. De este modo, por ejemplo, el dispositivo puede comprender un armazón que puede ser colocado en un lago y los miembros interno y externo pueden elevarse por encima del fondo del armazón. Además, en el dispositivo, el miembro externo puede estar estacionado y el miembro interno puede ser suspendido (o montado de manera giratoria) . En ese caso, el borde o porción inferior de cada uno de los dos miembros puede ser colocado debajo del nivel superior del lago, de modo que el extremo inferior del espacio de filtración de fluido se encuentre debajo del nivel superior del lago. Los miembros interno y externo no necesitan terminar en los mismos puntos. Por ejemplo, si los miembros interno y externo están orientados verticalmente, el fondo del miembro interno puede contener el extremo inferior en la trayectoria interna y ese extremo puede extenderse más allá del extremo inferior del miembro externo. De este modo, si el dispositivo estuviera orientado verticalmente sobre un lago, (por ejemplo, montado sobre un armazón sentado en el lago o suspendido de un miembro flotante sobre la parte superior del lago) , el extremo inferior de la trayectoria interna del miembro interno podría suspenderse sustancialmente por debajo del nivel superior del lago y el extremo inferior del miembro externo podría estar sólo ligeramente por debajo (o por encima del nivel superior del lago. En ese caso, el fluido de alimentación del reservorio de fluido de alimentación (el lago) podría fluir hacia arriba, hacia la trayectoria interna, invertir su dirección de desplazamiento, y fluir hacia abajo, hacia el espacio de filtración de fluido y regresar al lago. Tal dispositivo y esquema de flujo alentarían el mezclado vertical del agua en el lago.
El dispositivo puede tener medios de conexión de fluido para conectar fluídicamente el espacio de filtración de fluido a la trayectoria interna del miembro interno. En algunas modalidades, el fluido de alimentación fluirá el espacio de filtración de fluido a la trayectoria interna y en otras modalidades, el fluido de alimentación fluirá de la trayectoria interna al espacio de filtración de fluido. Los medios de conexión de fluido pueden ser cualesquier medios que permitan que se alcancen las ventajas de esta invención. Típicamente, los medios de conexión de fluido comprenderán una trayectoria de fluido dentro del miembro externo pero fuera del miembro interno, por ejemplo, la cámara o espacio superior 84 mostrada en las Figuras 1 y 2. El dispositivo puede tener medios para mover fluido para mover el fluido de alimentación en 'el espacio de filtración de fluido hacia la trayectoria interna o viceversa. Los medios que mueven fluido pueden ser cualesquier medios que permitan que se logren las ventajas de esta invención. Típicamente, los medios que mueven fluido serán medios que bombeen el fluido de alimentación, por ejemplo como un impelente dentro del miembro interno. Si se utiliza un impelente y el miembro interno gira, el impelente, de manera deseable, se hace girar junto con el miembro interno y de manera preferible por los mismos medios que hacen girar el miembro interno. Otros medios para mover fluido incluyen un patrón de alabes y/o tornillos sobre la superficie de un miembro giratorio, por ejemplo un tornillo helicoidal sobre la superficie interna de un miembro interno giratorio. Con ese diseño, la rotación del miembro interno bombeará por lo tanto automáticamente el fluido de alimentación ya sea hacia arriba o hacia abajo en la trayectoria interna del miembro interno, dependiendo de la configuración y dirección de la rotación. Puede utilizarse más de un medio para mover fluido y más de un tipo de medio para mover fluido. De este modo, puede utilizarse más de un impelente, puede utilizarse un impelente, así como un patrón de tornillo, así como la superficie de un miembro giratorio, etc. Uno o más impelentes pueden localizarse en cualquier posición del eje giratorio. Si se utilizan uno o más impelentes, al menos un impelente se localiza cerca del extremo distal del eje giratorio es decir, el extremo del eje lejos de los medios para hacer girar el eje, por ejemplo un motor) y de manera más preferible, tan cerca del extremo distal como sea posible. La razón para localizar al menos un impelente u otro tipo de medios para mover fluido cerca del extremo distal se explica más adelante.
En algunas modalidades preferidas, el extremo distal del eje se localizará cerca del fondo del reservorio de fluido de alimentación. En algunas modalidades preferidas, se utilizarán uno o más impelentes u otros medios de movimiento y al menos uno de ellos se localizará cerca del extremo distal del eje. De este modo, en algunas modalidades preferidas, los medios de movimiento localizados distalmente se localizarán dentro de 30 centímetros del fondo del reservorio de fluido de alimentación, de manera deseable, dentro de 20 centímetros del fondo del reservorío de fluido de alimentación, de manera más deseable dentro de 10 centímetros del fondo del reservorío de fluido de alimentación, de manera preferible dentro de 5 centímetros del fondo del reservorio de fluido de alimentación, y de manera más preferible dentro de 2 centímetros del fondo del reservorio del fluido de alimentación. Pueden ser utilizadas localizaciones de más allá de 30 centímetros del fondo del reservorio de fluido de alimentación y más cerca de 2 centímetros del fondo del reservorio del fluido de alimentación en algunos casos. Hablando de manera amplia, los medios para mover fluido (por ejemplo, el impelente) se localizarán tan cerca del fondo del reservorio de fluido de alimentación como sea posible, consistente con la posible necesidad de proporcionar espacio suficiente encima del fondo del reservorio de fluido de alimentación para permitir la sedimentación de sólidos. El dispositivo puede tener medios para invertir la dirección de flujo para invertir la dirección del flujo de alimentación que fluye del espacio de filtración de fluido hacia la trayectoria interna del miembro interno o de la trayectoria interna del miembro interno hacia el espacio de filtración de fluido. Los medios que invierten la dirección de flujo pueden ser cualesquier medios que permitan que se alcancen las ventajas de esta invención. Típicamente, los medios que invierten la dirección de flujo serán un miembro contra el cual choca el fluido de alimentación en su viaje mientras fluye de uno del espacio de filtración de fluido y la trayectoria interna hacia el otro. De este modo por ejemplo, los medios que invierten la dirección de flujo pueden ser un aplacamiento del miembro externo y separada de un extremo del miembro interno. En ese caso, por ejemplo, cuando el fluido de alimentación que fluye en el fluido de filtración de fluido alcanza el extremo del espacio de filtración de fluido, chocaría con la placa y sería forzado a invertir su dirección. El fluido de alimentación no fluiría nuevamente a lo largo del espacio de filtración de fluido en un lado significativo y no tendría elección sino fluir a lo largo de la trayectoria interna del miembro interno. De este modo, por ejemplo, en las Figuras 1 y 2, la superficie inferior 100 de la parte superior 18 comprende los medios que invierten la dirección de flujo de acuerdo a lo mostrado por las flechas 70. De manera deseable, los medios que invierten la dirección de flujo pueden ser parte de (ayudar a limitar) los medios de conexión de fluido. De este modo, en las Figuras 1 y 2, la superficie inferior 100 de la parte superior 18 comprende los medios que invierten la dirección del flujo y también limita en espacio 84. El fluido de alimentación que fluye en el espacio de filtración de fluido puede fluir en una dirección que es sustancialmente paralela al eje longitudinal de rotación. El fluido de alimentación que fluye en la trayectoria interna puede fluir en una dirección que es sustancialmente paralela al eje longitudinal de rotación. La dirección total de la trayectoria interna puede ser sustancialmente paralela a la dirección total del espacio de filtración de fluido. La dirección total de la trayectoria interna (y del fluido de alimentación que fluye en la trayectoria interna) es la dirección principal atravesada por el fluido de alimentación que fluye en la trayectoria interna e ignora, por ejemplo, el movimiento microscópico del fluido. En otras palabras, la dirección total es la dirección del flujo a granel. La dirección total del espacio de filtración de fluido (y del fluido de alimentación que fluye en el espacio de filtración de fluido) es la dirección principal atravesada por un fluido de alimentación que fluye en el espacio de filtración de fluido e ignora, por ejemplo, el movimiento microscópico del fluido, cualesquier vórtices de Taylor y otro fenómeno de flujo similar, e ignora la remoción de la fracción permeable del fluido de alimentación (el flujo de la fracción permeable típicamente será en una dirección sustancialmente perpendicular a la dirección total del flujo de alimentación en el espacio de filtración de fluido) . En otras palabras, la dirección total es la dirección del flujo a granel. Como se utiliza aquí, el término "sustancialmente paralelo" significa que las dos líneas o planos o elementos o miembros o direcciones o trayectorias de flujo del fluido o trayectorias (por ejemplo, el espacio de filtración de fluido y la trayectoria del miembro interno) están "sustancialmente paralelos" sin formar un ángulo entre sí mayor de aproximadamente 40 grados, de manera deseable de 25 grados, de manera más deseable de 15 grados, de manera preferible de 10 grados, y de manera más preferible no forman un ángulo entre sí mayor de aproximadamente 5 grados . El término "colocadas opuestamente" significa que, por ejemplo, dos superficies están sobre los lados opuestos del mismo elemento, por ejemplo, las dos caras principales de una hoja de papel están colocadas opuestas, o que dos caras de elementos entre sí cruzan (y por lo tanto llegan a definir) algún espacio o límite. Por ejemplo, la superficie externa del miembro interno del dispositivo de esta invención y la superficie de un filtro montado sobre la superficie interna del miembro externo de un dispositivo de esta invención están sobre lados opuestos y un espacio de filtración de fluido y están por lo tanto, colocadas opuestas. "Poco separados" significa que dos ' líneas o planos o elementos no están suficientemente separados y no pueden interactuar o trabajar juntos para efectuar una función deseada. De este modo, en el caso de las superficies encaradas de los miembros internos y externos, "poco separadas" usualmente significa aquellas superficies que no están típicamente separadas no más de aproximadamente 100 milímetros. La dirección principal total del flujo del fluido de alimentación en el espacio de filtración de fluido puede ser sustancialmente opuesta a la dirección principal total del flujo del fluido de alimentación en la trayectoria interna. "Sustancialmente opuesto" significa que los vectores de las dos direcciones cuando se colocan cabeza a cola forman un ángulo de al menos aproximadamente 100 grados y no mayor de aproximadamente 260 grados, de manera más deseable un ángulo de al menos aproximadamente 120 grados y no mayor de aproximadamente 240 grados, de manera más deseable un ángulo de al menos aproximadamente 140 grados y no mayor de aproximadamente 220 grados, de manera preferible un ángulo de aproximadamente 160 grados y no mayor de aproximadamente 200 grados, de manera preferible un ángulo de al menos aproximadamente 170 grados y no mayor de aproximadamente 190 grados, y de manera más preferible un" ángulo de aproximadamente 180 grados. El espacio de filtración de fluido puede tener cualquier tamaño o forma que permita que sean alcanzados los beneficios de esta invención. Se prefiere una forma cilindrica recta, pero también puede ser utilizada una cónica. El ancho del espacio puede variar a lo largo del eje longitudinal. Si el espacio de filtración de fluido es de sección transversal anular y sustancialmente cilindrico, los diferentes parámetros de operación y alimentación de fluidos pueden ser aquéllos a una velocidad rotacional suficientemente alta, los vórtices • de Taylor se establecen en el espacio de filtración de fluido. Ese fenómeno de flujo de fluido hidrodinámico es bien conocido y se describe con mayor detalle en, por ejemplo, la U.S. 4,790,942. El filtro puede ser hecho de cualquier material en tanto pueda efectuar las funciones requeridas de acuerdo con esta invención y que sea, de otro modo, química y físicamente adecuada bajo sus condiciones de operación respectivas. En consecuencia, el filtro puede ser polimérico, metálico, cerámico, o de vidrio, ypuede ser de cualquier forma o configuracción . Así, el' filtro puede ser formado de partículas o de una película o de fibras o de una combinación de los tres. El filtro puede ser tejido o no tejido. De manera general, los filtros dé metal no tejidos tienen ciertas características ventajosas en comparación con los filtros poliméricos; son más fáciles de esterilizar; generalmente tienen resistencia química y térmica superior; pueden ser limpiados más fácilmente; y tienen una integridad y rigidez estructural significativamente mejor. Si se utilizan dos o más filtros en un dispositivo, ellos pueden ser del mismo material o diferente y de características de filtración.
El filtro utilizado puede ser un filtro de superficie asimétrica. Un filtro de superficie asimétrica es un filtro cuyas dos caras principales tienen diferentes distribuciones de tamaño de poro de modo que el tamaño de poro promedio o medio sobre una cara es significativamente menor que el tamaño de poro promedio o medio sobre la otra cara. De manera deseable, el filtro de la superficie asimétrica está orientado en un dispositivo de esta invención con la cara que tiene el tamaño de poro promedio o medio más pequeño orientada hacia el espacio de filtración de fluido y la cara con el tamaño de poro promedio o medio más grande orientada lejos del espacio. Un filtro de metal preferido de este tipo es el filtro de metal de fibra DINALLOY comercializado por Fluid Dynamics de DeLand, Florida. El uso de un filtro de metal puede ser ventajoso" si están siendo utilizados uno o dos campos eléctricos en el dispositivo o si el filtro transporta una carga. Pueden ser aplicados uno o más campos eléctricos en dirección axial o radial, o no radial no axial. Los campos pueden ser útiles para ayudar en la separación y pueden ser aplicados utilizando la tecnología conocida. Como se utiliza aquí, "axial" significa a lo largo o paralelo al eje de rotación de uno o más miembros giratorios y "radial" significa a lo largo o paralelo a un radio de un plano perpendicular al eje de rotación de uno o más miembros. El campo puede ser el resultado del voltaje directo o alterno, por ejemplo, un potencial alternante de alta frecuencia. Pueden aplicarse uno o más campos en diferentes direcciones, los cuales juntos darán como resultado un solo campo impuesto. Uno o más campos pueden variar como función del tiempo, por ejemplo, un campo radial y un campo axial en el intervalo de sincronización encendido/apagado intercalado. De este modo, el término "un campo eléctrico" como se utiliza aquí, deberá entenderse como el que incluye todos los anteriores . La función clave del filtro es permitir el paso libre de la fracción permeable y no permitir el paso de la fracción retenida. Para hacer eso eficientemente, la fracción permeable deberá "mojar" adecuadamente el filtro. Un indicador de la humectación es el- ángulo de contacto que una gota de fracción permeable forma cuando se coloca sobre la superficie del filtro (véase, por ejemplo, U.S. 4,906,379 y 5,000,848). Hablando de manera general, el menor ángulo de contacto, mayor la humectación, y, al contrario, a mayor el ángulo de contacto, menor la humectación. Una gota de fracción permeable recuperada utilizando un dispositivo de esta invención usualmente tendría un ángulo de contacto sobre el filtro utilizado en ese dispositivo menor de 45 grados, de manera deseable menor de 40 grados, de manera más deseable menor de 35 grados, de manera más deseable menor de 30 grados, de manera preferible menor de 25 grados, de manera más preferible menor de 20 grados, y de manera más preferible menor de 15 grados. El ángulo de contacto se mide utilizando . el método descrito en las U.S. 4,906,379 (véase, por ejemplo, columna 10, línea 42 et seq.) y 5,000,848 (véase, por ejemplo, columna 12, línea 46 et seq. ) . Debido a que el agua es un líquido de alta energía, principalmente debido a los enlaces de hidrógeno y debido a que el agua es con frecuencia una fracción permeable en los procesos de filtración, los filtros hidrofóbicos son los preferidos para utilizarse en el dispositivo de esta invención. Los filtros cuya energía superficial ha sido incrementada para incrementar su hidrofobicidad puede ser utilizados. De este modo, los filtros que tienen una alta energía superficial (por ejemplo, aquéllos de celulosa regenerada y aquéllos de acuerdo con la U.S. 4,906,379) son una clase preferida de filtros. Tales filtros son más fácilmente humectables por sustancias polares, tales como el agua pero resisten la humectación por sustancias no polares tales como compuestos de hidrocarburo orgánico. Tales superficies de filtro de alta energía también tienen una tendencia reducida a sufrir incrustación por materiales que tienen propiedades de baja energía, tales como proteínas y otras sustancias orgánicas. Los filtros preferidos utilizados en esta invención se hacen de acuerdo con la U.S. 4,906,379 y son comercializados por Membrex, Inc. Bajo la marca UltraFilic . La membrana UltraFilic está hecha de poliacrilonitrilo modificado (PAN) y su superficie está modificada químicamente para ser extremadamente hidrofílica ("hiperhidrofílica) . Un dispositivo de esta invención utiliza un filtro que permite que pase (se filtre) el agua pero rechaza el aceite encontrará uso particular en la separación de agua de aceite, por ejemplo, en la limpieza de derrames de aceite o petróleo o reciclaje de solución de limpieza acuosa en un sistema de lavado de partes. De manera alternativa puede ser utilizado un filtro- que sea relativamente hidrofóbico (baja energía superficial) y permita que pase el aceite y rechace el agua) . Otras combinaciones especialmente ventajosas del dispositivo de esta invención y los filtros que tienen ciertas propiedades inherentes (por ejemplo, una alta tasa de rechazo de diferentes materiales pero una filtración rápida y fácil de sus cocomponentes en el fluido de alimentación) , serán evidentes a aquellos expertos en la técnica. El uso de tales filtros en combinación con el dispositivo de esta invención proporcionará ventajas que no pueden lograrse sin la combinación. El filtro puede tener poros de cualquier tamaño o forma siempre que sean ''apropiados para que el fluido de alimentación y la fracción permeable puedan proporcionar la separación deseada. El filtro puede tener una distribución estrecha o ancha u otra de los tamaños y forma de poro y puede ser asimétrico y utilizarse con un filtro de superficie asimétrica. El filtro puede tener un punto de corte de peso molecular relativamente agudo. La matriz del filtro, y particularmente una matriz de filtro polimérica, también puede tener ligandos unidos a ésta para aplicaciones de sorción selectivas (por ejemplo, intercambio iónico/sorción, sorción de afinidad y quelación) . Los ligandos adecuados incluyen cualquier ligando capaz de unirse a la matriz o a un precursor a un derivado de la matriz. Los ligandos preferidos comprenden (a) grupos de afinidad selectiva por iones (tal como los tipos quelantes y de cargas) que se unen selectivamente a iones inorgánicos y (b) grupos de afinidad bioselectiva que se unen de manera selectiva a sustancias biológicamente activas. El inventario de ligandos de afinidad es grande y se incrementa rápidamente. Con mucha frecuencia, tales ligandos se derivan de la naturaleza (es decir, sustancias de origen biológico) mientras que otros son sintéticos (es decir, sustancias bioimitadoras) . Los ligandos preferidos, los métodos preferidos para unir los ligandos de los filtros de membrana, y los filtros de membrana preferidos son enseñados en la U.S. 4,906,379. Otros ligandos y métodos útiles para unir los ligandos al filtro serán conocidos por aquellos expertos en la técnica por sorción de afinidad, quelación de movilización de enzimas, y similares. Como se utiliza aquí el término "ligandos de sorción selectiva" incluye todos los ligandos anteriores . Casi cualquier fluido filtrado puede ser filtrado utilizando un dispositivo de esta invención, pero encuentra uso particular en la filtración de alimentaciones que tiene un alto contenido de sólidos, flujos de fase mezclados y fluidos biológicos. Los fluidos con un alto contenido de sólidos pueden ser, por ejemplo, fluidos biológicos, fluidos que contienen partículas de afinidad (por ejemplo, partículas de afinidad de sorción selectiva) , partículas de resinas de intercambio iónico, partículas " de catalizador, partículas adsorbentes, partículas absorbentes, y partículas de portadores inertes. Las partículas de portadores inertes. Las partículas de portadoras inertes pueden en sí catalizadores, resinas, reactivos, agentes de tratamiento (por ejemplo, carbón activado), etc. Los fluidos de fases mezcladas incluyen sistemas líquido/sólido, líquido/líquido y líquido/gas. El fluido puede contener más de dos fases. Las fases líquidas pueden ser todas acuosas o no acuosas o pueden ser una o más fases acuosas y una o más fases no acuosas juntas. Las fases pueden ser miscibles, por ejemplo, dos fases acuosas que son inmiscibles debido a que cada fase tiene un soluto diferente. El fluido puede tener fases gaseosas, líquidas y sólidas. La reacción y/o transferencia del calor puede acompañar al proceso de filtración de esta invención y tomar lugar dentro o fuera del dispositivo de esta invención. Los fluidos biológicos son fluidos que se originan de o contienen materiales que se originan de organismos biológicos (por ejemplo, de los reinos animal o vegetal) o componentes de los mismos, incluyendo seres vivientes y no vivientes (por ejemplo, virus) . De este modo, el término "fluidos biológicos" incluye a la sangre; suero sanguíneo; plasma; fluidos espinales; fluidos lácteos (por ejemplo, leche y productos lácteos); fluidos que contienen hormonas, células sanguíneas, o materiales diseñados genéticamente; fluidos de procesos de fermentación (incluyendo caldos y reactivos de fermentación, intermediarios, y flujos de productos de la fabricación de cerveza y fabricación de vino, y flujos de tratamientos de aguas residuales) ; fluidos que contienen o consisten de material microbiano .o viral, vacunas, extractos de plantas o jugos de vegetales o frutas (por ejemplo, jugo de manzana y jugo de naranja) ; fluidos que contienen microorganismos (por ejemplo, bacterias, levaduras, hongos, virus) ; y así por el estilo. El dispositivo es particularmente útil con fluidos que contienen componentes sensibles a la presión o sensibles al corte, por ejemplo células (células sanguíneas; hibridomas de mamífero; patógenos, por ejemplo, bacterias en una muestra de fluido que estén siendo concentradas para permitir la detección, etc. ) . Es útil para la filtración de fluidos que contienen fármacos y precursores y derivados de los mismos. También es útil para filtrar compuestos orgánicos en general (incluyendo aceites de todos los tipos, o por ejemplo, aceite de petróleo y aceites de alimentos) como una sola o fases mezcladas (por ejemplo, aceite/agua). También es útil para filtrar los fluidos que contienen tensoactivos, emulsiones, liposomas, polímeros naturales o sintéticos, aguas residuales de preparaciones de desbarbado y pulido (por ejemplo, fluidos de tamboreo y rectificación), aguas residuales industriales y municipales, limpiadores acuosos, semiacuosos y a base de solventes. De este modo, el fluido de alimentación a ser filtrado puede ser seleccionado del grupo que consiste de: fluidos que comprenden una fase líquida y una fase gaseosa; fluidos que comprenden al menos dos fases acuosas; fluidos que comprenden fases acuosas y no acuosas; fluidos que contienen al menos una fase sólida; fluidos que contienen tensoactivos, emulsiones, y/o liposomas; fluidos que contienen un alimento, aceite, y/o un producto de petróleo; fluidos que contienen un fármaco o precursor del fármaco; y fluidos biológicos. El fluido alimenticio puede ser un fluido biológico seleccionado del grupo que consiste de: fluidos biológicos que contienen material diseñado genéticamente; fluidos biológicos resultantes de un proceso de fermentación; fluidos biológicos que contienen microorganismos; fluidos biológicos que contienen sangre; suero sanguíneo; plasma; y/o células sanguíneas; fluidos biológicos que contienen extractos de plantas; fluidos biológicos que comprenden un jugo de vegetales o frutas. El fluido de alimentación puede contener materiales que son más densos que la densidad promedio del fluido de alimentación y/o un fluido de alimentación puede contener materiales que sean menos densos que la densidad promedio del fluido de alimentación . La rotación de cada miembro giratorio puede ser a una velocidad constante o a velocidades variables y en una sola dirección o en direcciones alternadas. Si dos o más miembros giran, pueden girar en la misma o diferentes direcciones y al mismo tiempo o diferentes velocidades. Los miembros giratorios pueden invertir periódicamente sus direcciones de rotación (es decir oscilar) . Al menos uno de cada par de los miembros interno y externo que definen cada espacio de filtración del fluido deberán girar uno con respecto al otro. De este modo, el miembro interno y el miembro externo que definen un espacio de filtración de fluido no deberán girar en la misma dirección y a la misma velocidad. De manera preferible, el filtro (y por lo tanto el miembro externó sobre el cual está preferiblemente montado) es estacionario y el miembro interno gira y únicamente en una dirección de rotación. La extracción de la fracción permeable que pasa a través de los filtros es simplificada en cada miembro que contiene un filtro que está estacionario durante la filtración (estando generalmente estacionarios se elimina la necesidad de tener medios de sellado giratorios en la reacción permeable está siendo removida del dispositivo durante el proceso de filtración) . De este modo, la "rotación del miembro interno y el miembro externo uno con respecto al otro" incluye para todo lo anterior (por ejemplo, un miembro externo estacionario y un miembro interno giratorio, o un miembro interno estacionario y un miembro externo giratorio, o ambos miembros girando pero no en la misma dirección a la misma velocidad) , y requiere únicamente que uno de los miembros interno y externo que definen cada espacio de filtración de fluido gire con respecto al otro. El miembro interno y/o el miembro externo puede trasladarse axialmente (oscilar) de manera aproximadamente perpendicular al plano de rotación, pero generalmente eso no será lo preferido. Los miembros internos y/o miembros externos también pueden vibrar aunque eso generalmente no será lo preferido. La rotación de los miembros interno y/o externo y/o los medios que mueven al fluido puede lograrse utilizando cualesquier medios directos o indirectos, por ejemplo, un motor eléctrico, un motor acoplado vía poleas y una banda accionadora o por transmisión de engranes, o un accionador magnético. De este modo, los miembros giratorios no necesitan ser montados sobre un eje que los haga girar. La traslación axial de los miembros interno y/o externo y el movimiento vibratorio pueden lograrse utilizando la tecnología conocida.
Cada filtro puede encontrarse sobre un miembro de soporte de filtro. Cada miembro de soporte del filtro puede ser parte de los miembros interno y/o externo orientados hacia el espacio de filtración de fluido, o cada miembro de soporte del filtro puede ser un miembro separado (removible o no) que esté adyacente a la superficie del miembro interno o externo respectivo. En cualquier caso, el miembro de soporte del filtro se encontrará entre el filtro y el miembro interno o externo sobre el cual el filtro esté montado. De este modo, cada una de' las frases "uno o más filtros están montados sobre la superficie interna [del miembro externo]" y "uno o más filtros están montados sobre la superficie externa [del miembro interno]" incluye todas aquellas posibilidades y no requiere que el filtro esté en contacto directo con el miembro interno o el miembro externo. El miembro de soporte del filtro puede ser cualquier elemento que soporte el filtro y que permite que se alcancen los beneficios de esta invención, y puede tener cualquier tamaño y forma adecuada, por ejemplo, el miembro de soporte del filtro puede ser un elemento de malla fuerte. Tal miembro de soporte es deseable, particularmente, si el filtro en sí no tiene una rigidez estructural sustancial.
Una red de pasaje de recolección de la fracción permeable puede colocarse en comunicación de fluido con el lado corriente abajo del filtro (orientado lejos del espacio de filtración de fluido) de modo que la porción de fluido de alimentación que pasa a través del filtro y se convierte en el denominado flujo de "la fracción permeable" hacia los pasajes de recolección de la fracción permeable. La red de pasajes de recolección de la fracción permeable puede estar en el miembro de soporte del filtro y/o en los miembros interno y/o externo . Típicamente, el filtro será montado directamente sobre el miembro de soporte del filtro y puede ser utilizado cualquier método de montaje siempre que no impida de manera indebida la operación del dispositivo. De manera preferible, el método de montaje de cada filtro no reduce significativamente el área de filtración activa del filtro aunque tal reducción puede ser necesaria en algunos casos. El filtro puede ocupar únicamente el área de la superficie del miembro interno o externo orientada hacia el espacio de filtración de fluido y no necesita extenderse a los bordes extremos del miembro. El miembro externo puede tener varias aberturas para permitir que el fluido de alimentación fluya hacia adentro y hacia afuera del espacio de filtración de fluido. En algunas modalidades, la única abertura en el miembro externo será la abertura mayor cerca del extremo del espacio de filtración de fluido, por ejemplo, la abertura abierta en el extremo inferior 30 del miembro externo 26 en las Figuras 1 y 2. En otras modalidades, existirán una o más aberturas laterales, por ejemplo, las aberturas 62 en las Figuras 1 y 2. Si el fluido de alimentación que fluye del espacio de filtración hacia el reservorio de fluido de alimentación y viceversa depende de un número de factores, incluyendo el tamaño, orientación y localización de las aberturas laterales, la velocidad de rotación y presión desarrolladas en el espacio de filtración de fluido, y si existen medios de restricción de flujo asociados con aquellas aberturas laterales. El número, tamaño y posición de las aberturas en el miembro externo puede ser seleccionado por un experto en la técnica para reducir o minimizar el cortocircuito del flujo. Las aberturas laterales en el miembro externo (por ejemplo indicadas por las referencias numéricas 62 en las Figuras 1, 2 y 4) ayudan a mover fluido hacia adentro o hacia afuera del espacio de filtración de fluido. Aquellas aberturas ayudan a reducir "el cortocircuito" en el flujo saliente. Si no existen aberturas laterales 62 en, por ejemplo, la Figura 1, todo el fluido de alimentación que entra al espacio de filtración de fluido tendría que entrar a través e la abertura 80 en el extremo inferior del miembro externo. De este modo, sin aquellas aberturas laterales, el fluido que abandonada el fondo de la trayectoria interna 46 del miembro interno (indicado por las flechas 68), después de haber ya pasado hacia arriba a través del espacio de filtración de fluido y hacia abajo a través de la trayectoria interna, puede inmediatamente ser succionado de nuevo hacia arriba, hacia la entrada, hacia el espacio de filtración de fluido (localizado en el fondo del dispositivo) . Sin embargo, con las aberturas laterales 62 permitiendo la alimentación de fluido "fresco" del reservorio (lejos de la descarga de la trayectoria interna) para que fluya hacia el espacio de filtración de fluido, la cantidad de fluido de alimentación "usado" que abandona la trayectoria interna que inmediatamente es succionada nuevamente hacia arriba hacia el espacio de fluido, se reduce significativamente. De manera similar, en la Figura 2, que proporciona aberturas laterales 62 permite que el fluido alimentado "usado" fluya hacia afuera, hacia el reservorio del fluido de alimentación en lugares lejos de la entrada inferior hacia la trayectoria interna, donde el fluido de alimentación "fresco" entra al dispositivo, de acuerdo a lo indicado por las flechas 68. En consecuencia, la presencia de tales aberturas laterales ayuda a disminuir el cortocircuito del fluido y ayuda a promover un mejor mezclado del fluido de alimentación en el reservorio. El fluido de alimentación que fluye del espacio de filtración de fluido del reservorio del fluido de alimentación puede entrar al reservorio del fluido de alimentación con un componente de velocidad rotacional significativo impartido por la rotación de, por ejemplo, el miembro interno. Eso tenderá a hacer que el fluido en el reservorio del fluido radialmente fuera del miembro externo gire en la misma dirección de la que está girando el fluido en el espacio de filtración de fluido. La rotación de ese fluido radialmente distante, rotación la cual puede ser muy vigorosa, tenderá a su vez, a hacer más difícil lograr la flotación de los materiales menos densos o sedimentar los materiales más densos. En consecuencia, el control del flujo del espacio de filtración en el reservorio del fluido de alimentación puede ser deseable. Una forma de hacer eso es dirigir el flujo efluente contra la dirección de rotación. Eso tenderá a contrarrestar el componente de velocidad rotacional del fluido que abandona el espacio de filtración de fluido a través, por ejemplo, de las aberturas 62 en las Figuras 1 y 2 a disminuir la tendencia del fluido radialmente distante a mezclarse o girar. En consecuencia, los medios para dirigir el flujo de fluido que abandona el espacio de filtración de fluido pueden ser boquillas apuntadas contra las direcciones de rotación. La orientación de las aberturas en sí contra la dirección de rotación también puede ser útil. El miembro externo puede ser concebido como aquél que forma una pared que separa un régimen de corte y movimiento de fluido más intenso (el fluido entre los miembros interno y externo, el cual es el fluido del espacio de filtración de fluido) de un régimen de un corte y movimiento de fluido menos intenso (el resto del cuerpo del fluido, incluyendo cualquier volumen radialmente distante de la superficie externa del miembro externo) . En muchos casos, es deseable que el fluido de alimentación entre nuevamente al reservorio del fluido de alimentación de cualquiera del espacio de filtración de fluido o la trayectoria interna para remezclarse con el resto del fluido de alimentación. Tal remezclado es deseable por varias razones, incluyendo para prevenir que surjan gradientes de concentración extremos y para "lavar" el espacio de filtración de fluido los sólidos u otros materiales que puedan en otras circunstancias tender a acumularse y a cegar u obstruir el filtro más rápidamente. El fluido de alimentación puede ser introducido en el reservorio del fluido de alimentación (indicando por la referencia numérica 60 en las Figuras 1, 2 y 3) continuamente o en lotes, la fracción permeable puede ser removida continuamente o en lotes pero de manera deseable se remueve continuamente. Los diferentes fluidos pueden ser removidos por bombas o por gravedad o por cualesquier otros métodos que permitan alcanzar los beneficios de esta invención. De este modo, en las Figuras 1 y 2 el fluido de alimentación fresco que entra a través de las líneas de flujo 94 puede ser bombeado hacia el recipiente 12 o puede fluir por gravedad, por ejemplo, de otro recipiente. El producto de la fracción permeable" puede ser el fluido de alimentación del cual las partículas u otra materia que interferirían con las pruebas posteriores ha sido removida por el dispositivo de filtración. Las pruebas de los diferentes fluidos en el sistema (por ejemplo, la fracción permeable) pueden ser para determinar la presencia de concentración de cualesquier especies químicas o biológicas o de una o más propiedades físicas o químicas (por ejemplo pH, temperatura, viscosidad, grado de reacción, gravedad específica, iones cloro, anticuerpos, bacterias, virus y otros microorganismos, por ejemplo, quistes de Criptosporidium o quistes de Giardia, fragmentos de ADN, azúcares, etanol, y metales tóxicos, materiales orgánicos tóxicos, y similares) . De este modo, el dispositivo de esta invención puede comprender además medios para proporcionar física y/o químicamente la fracción retenida y/o la fracción permeable, por ejemplo, para una o más de las especies y/o propiedades (características) anteriores. Un dispositivo de esta invención puede comprender además medios para reciclar la porción permeable (después de haber sido probada) de nuevo al reservorio de alimentación. Un dispositivo de esta invención también puede ser diseñado y operado para anotar el mezclado del reservorio del fluido de alimentación antes de que ocurra la filtración (es decir, que la fracción permeable es extraída). Por ejemplo podría ser utilizado un dispositivo en el cual el miembro interno y la trayectoria interna se extiendan muy por debajo del fondo del espacio de filtración de fluido y el líquido de alimentación fluya hacia arriba, hacia la trayectoria interna y hacia abajo hacia el espacio de filtración de fluido. Ese dispositivo podría ser operado durante un periodo de tiempo suficientemente prolongado para asegurar un buen mezclado en el reservorio de fluido de alimentación y entonces la fracción permeable podría ser extraída. Esto también ilustra que en esta invención, la extracción de la fracción permeable ha sido desacoplada significativamente del flujo de fluido total a través del espacio de filtración de fluido (excepto quizá por cualquier corte y limpieza del filtro resultante de tal flujo total a través del espacio de filtración de fluido) . En algunas modalidades, un miembro o elemento puede ser suspendido de otro miembro o elemento (por ejemplo, el miembro externo puede ser suspendido de la parte superior del recipiente) . También, uno o más de los miembros interno o externo giran durante la filtración, y los miembros o elementos giratorios pueden ser suspendidos de manera giratoria de por ejemplo," la parte superior. De este modo, puede ser utilizada una "suspensión giratoria" para suspender de manera giratoria, por ejemplo, el miembro interno del miembro de la parte superior. La suspensión giratoria típicamente suspenderá un eje giratorio que contiene uno o más miembros giratorios (por ejemplo, el miembro interno). La suspensión giratoria puede ser cualesquier medios, por ejemplo, cojinetes, sellos en forma de labio, sellos dinámicos, bujes, empaques o empaquetaduras. Aún cuando el dispositivo no necesita ser orientado verticalmente, así será típicamente y la suspensión giratoria preferiblemente estará por encima del nivel normal del reservorio de fluido a ser filtrado, eliminando por o tanto la necesidad de sellos giratorios y permitiendo que se utilice una suspensión del tipo giratoria generalmente más sencilla, menos costos y menos crítica (por ejemplo un cojinete giratorio sencillo). En algunos casos la suspensión giratoria puede ser los cojinetes en o asociados con una caja de engranes, motor, u otros medios de rotación. Por ejemplo, un dispositivo puede tener un miembro externo estacionario que contiene un filtro y que está suspendido de la superficie inferior de la parte superior del dispositivo, el miembro interno puede estar unido a un eje giratorio vertical, el eje puede estar conectado directa o indirectamente al motor o a otros medios motrices que estén unidos a la superficie superior de la parte superior del dispositivo, y el eje superior puede pasar a través de un cojinete localizado en un corte en forma de orificio en la parte superior del dispositivo. En ese caso, la suspensión giratoria puede concebirse como aquélla que comprende los cojinetes asociados con el motor y el cojinete en la parte superior del dispositivo. Los miembros giratorios también pueden ser acoplados para la rotación en los medios de rotación (por ejemplo, el motor) sin ningún agujero pasante en un miembro sólido (por ejemplo, una parte superior) entre ellos. Eso puede lograse utilizando, por ejemplo, un acoplamiento magnético. El termino "suspendido de" deberá comprenderse como uno que incluye está unido, asegurado a, pendiendo de, y/o colgando de; también deberá comprenderse que incluye la suspensión en voladizo; y también deberá comprenderse que incluye la suspensión que resulte de cualquier orientación espacial (ya sea vertical, horizontal, o diagonal) ; también deberá comprenderse que incluye la suspensión tanto directa como indirecta (por ejemplo, con uno o más miembros de conexión entre ellos, por magnetismo) . En contraste con los dispositivos de filtración de flujo transversal clásicos, la velocidad cortante cerca de la superficie de filtración y la presión transmembranal o diferencia de presión transmembranal ("TMP") en un dispositivo de esta invención pueden hacerse sustancialmente independientes entre sí. (A pesar del hecho de que el filtro utilizado aquí no necesita ser una membrana, el término "presión transmembranal" se utiliza debido a que es un término común) . Un sistema de filtro en esta invención permite el control preciso sobre la separación y puede ser operado y controlado en una variedad de formas. Por ejemplo, para un fluido de alimentación dado, la geometría del dispositivo, el filtro, y la velocidad de rotación del miembro giratorio, el flujo de fracción permeable pueden ser controlados por una bomba de extracción (dosificadora) de la fracción permeable (por ejemplo, una bomba peristáltica). El control del sistema también puede ser logrado con bandas de control de flujo y bandas de control de presión. Algunas de las ventajas de la invención son posibles por el hecho de que los parámetros de operación clave (velocidad cortante, presión transmembranal, velocidad de flujo del fluido de alimentación en el espacio de filtración de fluido y trayectoria interna del miembro interno, y velocidad de flujo de la fracción permeable) pueden ser controladas y manipuladas independientemente en un grado sustancial. El sistema de control para el dispositivo de filtración puede proporcionar la adición o extracción continua o por lotes de fluido de alimentación y/o fracción permeable. El diseño del equipo periférico utilizado con el dispositivo de filtración no es crítico. La tecnología fuera del armazón puede ser utilizada para la adición, reconexión, y extracción de fluido, para el sistema de control, y los medios de accionamiento giratorios, etc. El diseño y selección de todo este equipo periférico está dentro de la experiencia de la técnica . La presión en el espacio de filtración de fluido es la presión corriente arriba del filtro. La presión sobre el lado corriente abajo del filtro puede ser cualquier presión y en algunas modalidades será aproximadamente la atmosférica. La presión corriente abajo del filtro puede hacerse disminuir por, por ejemplo, utilizando una bomba de vacío para remover la fracción permeable. Si se utiliza o no una bomba de vacío para la fracción permeable, es la diferencia de presión a través del filtro (la presión transmembranal) la que activa la filtración. De este modo, en algunos casos, puede ser deseable incrementar la presión corriente arriba sobre el filtro (y quizá también utilizar una bomba de vacío para la fracción permeable) para obtener la presión transmembranal tan alta como sea posible. El incremento de la presión transmembranal también puede lograrse, por ejemplo, como un vacío sobre la cara a contracorriente del filtro y/o presurízando el espacio de filtración de fluido. En algunas modalidades, el espacio de filtración de fluido está en comunicación con presión directa con el resorvorio de fluido de alimentación y, por lo tanto, la presurización del espacio de presurización de fluido también requerirá la presurización del recipiente en el cual el reservorio de fluido se localiza. En otras modalidades, el dispositivo puede tener medios para presurizar el espacio de filtración de fluido a una presión diferente a la presión del reservorio de fluido de alimentación. Eso puede lograrse, por ejemplo, cerrando el miembro externo, de modo que no esté en comunicación por presión con el reservorio del fluido de alimentación excepto a través de una válvula de control de presión y bombeando el fluido de alimentación directamente a espacio de filtración de fluido a una presión en o por encima del punto fijo de la válvula de control de presión. De manera general, la presión de operación y la presión transmembranal en el dispositivo pueden ser cualesquier valores que no interfieran con el proceso de filtración o afecten de manera adversa la alimentación o fracción permeable. De este modo, puede ser utilizada una presión de operación solo ligeramente superior a la presión atmosférica o la presión de operación puede ser sustancialmente mayor. De manera general, se prefieren presiones transmembranales bajas debido a que tienden a minimizar la acumulación de sólidos sobre la superficie y dentro del filtro. También, las presiones de operación más bajas son generalmente preferidas debido a que tienden a ser el equipo menos costoso. Sin embargo, en algunos casos, puede ser deseable utilizar presiones de operación más altas para ayudar a la filtración. Por ejemplo, cuando se procesan bebidas carbonatadas, la presión de operación debe mantenerse suficientemente alta para prevenir la desgasificación. Las presiones más altas en el espacio de filtración de fluido también pueden ser deseables para ayudar a dirigir la filtración. Una mayor presión en el espacio de filtración de fluido también puede permitir la distribución con una bomba de vacío para remover la fracción permeable. También puede ser deseable utilizar otras fuerzas, por ejemplo, la fuerza electromotriz, para ayudar a la filtración en ciertos casos . La separación entre las dos superficies que definen el espacio de filtración y la velocidad de rotación afectan la acción de limpieza o corte y, en consecuencia, el flujo. La acción de limpieza, hablando de manera general, está relacionado inversamente con el ancho del espacio. El efecto de hacer variar el ancho del espacio de filtración de fluido, al menos dentro de un cierto intervalo, tiene un efecto medible aunque relativamente pequeño sobre el flujo, es decir, aunque la relación entre el ancho del espacio y el corte de la pared (es decir, la velocidad cortante en la superficie del filtro) generalmente no es fuerte (a menos, por ejemplo, variando el ancho cambie el régimen de flujo de uno con vórtices de Taylor a uno sin vórtices de Taylor) . En cualquier caso, en algún punto, el ancho del vacío será muy grande para la rotación de al menos uno de los miembros para que tenga algún efecto benéfico sobre el flujo. Por otro lado, debido a tolerancias de diseño, entre otras cosas, en algún punto las dos superficies que definen el espacio de filtración estarán muy cerca para permitir la rotación de uno u otro o ambos miembros. En consecuencia, existe un intervalo de trabajo útil de anchos de espacio para cualquier dispositivo de filtración particular para el fluido de alimentación dado. Las dos superficies colocadas opuestamente que definen el espacio de filtración deberán estar "poco separadas" y de este modo el ancho del espacio usualmente estará dentro del intervalo de 1 a 100 milímetros, con frecuencia de 1 a 50 milímetros, de manera deseable de 1 a 25 milímetros, de manera preferible de 1 a 15 milímetros, y de manera más preferible de 1 a 10 milímetros. Pueden ser utilizadas separaciones fuera del intervalo de 1 a 100 milímetros si los otros parámetros pueden ser ajustados, de modo que se obtengan los beneficios de esta invención. El ancho del espacio para un dispositivo dado puede variar junto con la longitud y el espacio de filtración de fluido aunque eso generalmente no será lo preferido.
La velocidad de rotación afecta el flujo; las velocidades de rotación mayores incrementan la acción de limpieza y las velocidades de rotación menores hacen disminuir la acción de limpieza. Puede ser utilizada cualquier velocidad de rotación que sea consistente con el diseño del equipo y la sensibilidad del corte del fluido que esté siendo procesado. La velocidad usualmente será de 50 a 2500 rpm (revoluciones por minuto) y de manera preferible de 100 a 2000 rpm. Pueden ser utilizados valores fuera del intervalo de 50 a 2500 rpm siempre que se logren aún los beneficios de esta invención. Otras variables que afectan el funcionamiento del dispositivo de esta invención, incluyen por ejemplo, la lisura de las superficies que definen el espacio de filtración y los parámetros que definen la re'ología del fluido incluyendo la velocidad del fluido, densidad, si contiene partículas (por ejemplo, células) y el tamaño, forma, y concentración de esas partículas. Con esos antecedentes, pasamos a los dibujos acompañantes, los cuales ilustran varias modalidades de la presente invención. En la Figura 1, el dispositivo de filtración giratoria 10 comprende el recipiente 12 que tiene la pared lateral 14 y el fondo 16. La parte superior 18 se sienta encima del recipiente y lo sella fluídicamente. El motor 20 está conectado a la parte superior 18 y está separado de la misma por montajes de motor 22. La banda de extracción de la fracción permeable 24 también está montada en la parte superior 18. El recipiente 12 contiene el reservorio 60 del fluido de alimentación. El miembro externo cilindrico 26 está suspendido de y sellado fluidicamente a la superficie inferior 100 de la parte superior 18. El miembro 56, el cual es una extensión del eje del motor (no mostrado) , pasa a través del cojinete giratorio 58 en la parte superior 18. El cojinente giratorio 58 está sellado fluidicamente, de modo que el fluido no pueda pasar hacia arriba a través del cojinete y hacia afuera del cojinete. El miembro 56 está conectado al eje 50 sobre el cual el impelente 54, el cual se muestra esquemáticamente, está montado. La conexión puede ser por un mecanismo de cerradura de leva (el cual es el preferido) , por medios de bayoneta, por rebordes conectados, o por cualesquier otros medios conectados como aditamentos tubulares de conexión rápida. El miembro interno cilindrico 56 también está conectado al eje 50 por, por ejemplo, varios radios (no mostrados) y radiando hacia afuera desde el eje. De este modo, cuando el retorno del motor 20 gira, el miembro 56 gira, haciendo girar por lo tanto el impelente 54 y el miembro interno 36, ocurriendo la rotación alrededor del eje longitudinal 52. El miembro externo 26 tiene un extremo superior 28 que tiene una abertura superior circular 96, el extremo inferior 30 tiene una abertura inferior circular 80, y una superficie interna cilindrica 32 sobre la cual está montado el filtro 34. El espacio de filtración de fluido 48 está definido por la superficie externa con la cara opuesta 42 del miembro interno 36 y el filtro 34 (o la superficie interna 32 del miembro externo 26. La fracción permeable se remueve del miembro externo 26 utilizando los medios de recolección de fracción permeable 90 localizados debajo del filtro y dentro del miembro externo. La fracción permeable es extraída del miembro externo 26 a través de la línea de flujo 86 por la bomba 24 y abandona el sistema en la línea de flujo 88. El miembro interno 36 tiene un extremo superior 38, extremo inferior 40, superficie externa cilindrica 40, superficie interna cilindrica 44 y trayectoria interna cilindrica 46 que corre desde una abertura circular y un extremo superior 38 hasta una abertura circular de un extremo inferior 40. El recipiente 12 tiene una región superior 12 y una región inferior 76. El fluido de menor densidad 34 (por ejemplo, hidrocarburo de baja densidad tal como las sustancias de limpieza y cualquier gas entrante) se eleva hacia la región superior 12 y flota encima de la porción principal del reservorio de fluido de alimentación. El material de mayor densidad 78, por ejemplo, limaduras de metal y otros sólidos, sedimentan en la región 76. El fluido de menor densidad 74 forma la interfaz 82 con la porción principal del fluido en el recipiente y tiene una línea superior 98, el cual está adyacente a la superficie inferior 100 de la parte superior 18. El fluido de menor densidad 74 es retirado del sistema vía la línea de flujo 92 para prevenir que la interfaz 82 se mueva demasiado hacia abajo del recipiente a medida que continúe entrando más material de menor densidad al recipiente 12. Debido a que la membrana externa 26 está sellada fluídicamente a la superficie inferior 100 de la parte superíor 18 del extremo superior 28, el material de menor densidad no fluye hacia el miembro externo o el espacio de filtración de fluido 48 de la capa de flotación del material de menor densidad 74. Algo del material de menor densidad (por ejemplo, gas) que entra al sistema en el fluido de alimentación vía la línea de flujo 94 puede posiblemente entrar al espacio de filtración de fluido siendo barrido a través de las aberturas de entrada (por ejemplo, la abertura 80) cerca del fondo del sistema, y cualquiera de tal material puede ser retirado del interior de la membrana externa de la parte superior en la capa 74 utilizando cualquier sistema de flujo de un sentido adecuado (por ejemplo, una membrana que permita el paso de gas pero no del líquido) . Es importante que ese gas y otro material de menor densidad que surja dentro de y quede atrapado dentro de la parte superior del miembro externo 26, sea retirado de la membrana externa para evitar que el sistema pierda demasiada área de filtración activa y que haga que un espacio de reducción de flujo 84 quede "unido al aire" o "bloqueado" (ocupado por el gas u otro material de baja densidad) y por lo tanto se vuelva incapaz de satisfacer su función de permitir la inversión del flujo del fluido de alimentación. En la Figura 1, la rotación del impelente 54 en la dirección de rotación indicada por la flecha 66 hace que el fluido fluya hacia arriba en el espacio de filtración de fluido 48. La fracción permeable pasa del fluido de alimentación en el espacio de filtración de fluido a través del filtro 34. Cuando el fluido de alimentación que fluye hacia arriba golpea la superficie inferior 100 de la parte superior 18 dentro del miembro externo 26, ese fluido invierte su dirección en el espacio 84 y comienza a fluido hacia abajo en la trayectoria interna 46, de acuerdo a lo mostrado por las flechas 70. El fluido de alimentación en la trayectoria interna continúa fluyendo hacia abajo hasta que abandona el fondo del miembro interno 36 y entonces el fondo 30 del miembro externo 26. Ese fluido de alimentación saliente entra nuevamente entonces al reservorio de fluido de alimentación, de acuerdo a lo mostrado por las flechas 68. Durante este proceso, el fluido de alimentación del reservorio de fluido de alimentación 60 también entra al espacio de filtración de fluido 48 a través de las aberturas 62 en el miembro externo 26 de acuerdo a lo mostrado por las flechas 64. Las aberturas 62, si son utilizadas, pueden localizarse en cualquier lugar a lo largo del miembro externo 26 y permiten que se logren los beneficios de esta invención. El número de tales aberturas también puede ser variable. Dependiendo de un número de factores, el fluido de alimentación puede fluir hacia adentro o hacia afuera de esas aberturas. La Figura 2 es esencialmente idéntica a la Figura 1, excepto que en la Figura 2, la dirección de rotación del eje 54 y por lo tanto del impelente 54 y el miembro interno 36 es la opuesta de la dirección de rotación de la Figura 1 como puede observarse comparando las flechas 66 en los dos dibujos. El resultado de esta rotación inversa es hacer que el fluido de alimentación entre a la trayectoria interna 46 del reservorio 60 del fluido de alimentación y fluya hacia arriba en la trayectoria interna 46 hasta que el fluido de alimentación golpea la superficie inferior 100 dentro del miembro externo 26. Eso hace que el fluido de alimentación invierta la dirección en el espacio 84 y fluya hacia abajo en el espacio de filtración de fluido 48, de acuerdo a lo mostrado por las flechas 70. La fracción permeable abandona el fluido de alimentación en el espacio de alimentación de fluido pasando a través del filtro 34. El resto del fluido de alimentación continúa fluyendo hacia abajo haca el reservorio del fluido de alimentación. La rotación inversa del eje (invertido en comparación con la dirección de rotación de la Figura 1) también hace que el fluido de alimentación fluya fuera del espacio de filtración del fluido a través de las aberturas 62 del miembro externo hacia el reservorio de alimentación de fluido, de acuerdo a lo mostrado por las flechas 64. La Figura 3 es similar a las Figuras 1 y 2 pero V con las siguientes diferencias. La abertura 80 en el fondo del miembro externo 26 y las aberturas 62 en la pared lateral del miembro externo 26 han sido eliminadas.
De este modo, el flujo de alimentación que fluye hacia abajo en la trayectoria interna 46 golpeará la superficie 7. interna del fondo completamente cerrado 102 e invertirá su dirección para fluir hacia arriba hacia el espacio de filtración del fluido de acuerdo a lo mostrado por las flechas 104. La bomba de alimentación 106 bombea un flujo de alimentación combinado través de las líneas de flujo 94 directamente hacia el espacio de filtración de fluido 48. El flujo de alimentación combinado en la línea de flujo 94 es una combinación de la alimentación fresca (producida) en la línea de flujo 108 y el fluido de alimentación reciclado que regresa del recipiente 12 a través de la línea de flujo 110. Si la presión cerca del interior de la parte superior del miembro externo (la cual es esencialmente la misma que la presión en el espacio de filtración de fluido y en la trayectoria interna del miembro interno, excepto por diferencias debidas a, por ejemplo, el flujo de fluido y la cabeza hidrostática) se incrementa por encima del punto fijo de la válvula de control de presión 112, es decir que la válvula que se abre y permite que el fluido de alimentación fluya de nuevo hacia el reservorio de fluido de alimentación, de acuerdo a lo mostrado por la flecha que corre desde la salida de la válvula de control 112 hasta la capa del fluido menos denso. Cuando la presión del miembro externo disminuye por debajo de un punto fijo de la válvula de control de presión 112, la válvula se cierra y no fluye más fluido de alimentación del miembro externo hacia el recipiente 12 a menos y hasta que la presión en el miembro externo se incremente por encima del punto fijo. Debido a que el recipiente 12 está lleno completamente con fluido, el fluido que abandona la combinación del miembro externo/miembro interno a través de la válvula de control de presión 112 forzará a que el fluido de alimentación abandone el recipiente 12 a través de la línea de flujo de reciclaje 110. Aunque no se muestre, el dispositivo de la Figura 3 puede tener un cojinete giratorio montado en el centro del interior 102 en el miembro interno 36 sobre el cual gira (por ejemplo, un cojinete similar al cojinete 16 de las Figuras 4 y 5) . Por lo tanto, un miembro interno estaría montado de manera giratoria tanto en su parte superior como en su parte inferior, proporcionando por los tanto mayor estabilidad y libertad de movimiento lateral durante la rotación en comparación con un miembro interno que estaba montado de manera giratoria en solo un punto. De manera similar, aún sin el fondo del miembro externo 16 está abierto, (como en las Figuras 1 y 2) , puede utilizarse una pieza transversal u otro miembro que abarque la abertura del fondo y un cojinete giratorio inferior va a ser conectado al fondo del miembro interno 36 fijo a éste. En algunos casos, el montaje giratorio superior puede ser omitido y únicamente utilizarse un cojinete giratorio inferior. En ese caso, podría ser utilizado un motor sumergible u otros medios de rotación que accionen al miembro giratorio desde el fondo. Sin embargo, en algunos casos, serán preferidas aquellas configuraciones que se muestren en las Figuras acompañantes . La presión en el espacio de filtración del fluido puede ser controlada seleccionando la presión de descarga deseada del fluido de alimentación en el espacio de filtración de fluido por la bomba 106, seleccionando un punto fijo deseado de la válvula de control de presión 112, o fijando la contrapresión deseada sobre el flujo de extracción de la porción permeables 86. Fijando esos parámetros también se determina la presión transmembranal sobre el filtro 34, debido a que la diferencia de presión es la diferencia entre la presión entre le espacio de filtración de fluido y la presión corriente abajo del filtro, y la presión corriente abajo se determina fijando la contrapresión deseada sobre el flujo de extracción de la fracción permeable 86. En esta modalidad, el espacio de filtración de fluido puede ser presurizado y utilizada una presión transmembranal independiente de la presión en el recipiente circundante 12. De este modo, el espacio de filtración de fluido 48 puede ser presurizado muy por encima de la presión atmosférica pero el recipiente 12 no necesita ser un recipiente a presión. Pueden ser utilizados cualesquier medios adecuados para aislar la presión en el miembro externo (y espacio de filtración de fluido) de la presión en cualquier reservorio de fluido de alimentación en el cual el miembro externo puede ser sumergido parcial o completamente. Por ejemplo, puede ser utilizado un miembro externo completamente cerrado (excepto por la comunicación por presión/fluido proporcionada por la válvula de control de presión 112) . En la Figura 4, el miembro externo 26 está abierto en el fondo, como en las figuras 1 y 2. La pieza transversal 114 corre a lo largo de un diámetro entre dos puntos colocados opuestos entre la circunferencia del extremo inferior 30 del miembro externo 26. Puede haber más de una pieza transversal y las piezas tranversales pueden formar un "X" o estar en una configuración de rueda de rayos o en cualquier otra configuración adecuada. Puede ser utilizada cualquier tipo de miembro transversal o medios tranversales. En lugar de un miembro que corra a través de un lado del extremo inferior al otro, un miembro en voladizo puede extenderse hacia la parte media de solo un lado de la circunferencia. El cojinete 116 (una combinación de perno y manguito), el cual está representado esquemáticamente, se conecta a la parte media de la pieza transversal 114. Puede ser utilizado cualquier mecanismo que fije el miembro de rotación pero que permita su rotación, y el término "cojinete" y "cojinete giratorio" serán comprendidos como aquéllos que incluyen todos esos mecanismo. Una de las ventajas de utilizar un cojinete inferior es la estabilidad lateral que proporciona al miembro interno durante la rotación es decir, que el cojinete evita un movimiento lateral mayor del deseado del extremo inferior del miembro giratorio. Tal movimiento lateral puede colocar un esfuerzo indebido sobre el cojinete superior y en cualquier caso tendería a hacer el espacio de filtración de fluido anular en otras circunstancias simétrico, asimétrico (debido a que el miembro interno estaría más cercano del miembro externo en un punto y más lejos del miembro externo en el punto diametralmente opuesto) . De hecho, sin un cojinete inferior, las excursiones laterales del extremo inferior de un miembro interno pueden en algunos casos ser suficientes para hacer que el extremo inferior del miembro interno entre en contacto con el interior del miembro externo, con un posible daño seguro. Si el miembro externo gira, puede ser utilizado un cojinete inferior (además de un cojinete superior) . Si ambos miembros interno y externo giran, cada uno puede tener un cojinete superior y uno inferior. En la Figura 4, el extremo distal (en este caso, el extremo inferior) del eje 50 se extiende casi hasta el fondo del miembro externo 36 y parte del cojinete 116 (por ejemplo, en este caso el perno), está conectado al fondo del eje. El impelente 54 se localiza cerca del fondo del eje. Una ventaja significativa de tener el impelente localizado tan cerca como sea posible del fondo del reservorio del fluido de alimentación es que una mayor porción del fluido de alimentación podrá ser procesada por el dispositivo. Es decir que debido a que la rotación del impelente puede mantener la trayectoria interna 46 y el espacio de filtración de fluido 48 lleno con fluido en tanto el impelente 54 permanezca sumergido en el fluido de alimentación. De este modo, el dispositivo podrá procesar tanto fluido de alimentación como sea posible mientras se mantiene el espacio de filtración de fluido lleno y la membrana húmeda aún si el nivel de fluido de alimentación cae más y más en el reservorio de fluido de alimentación. También, si existe alguna circunstancia, por ejemplo, una interrupción del proceso tal como la pérdida de potencia, que permite que el nivel de fluido de alimentación caiga por debajo del más distal de los medios de movimiento (por ejemplo, un impelente), será imposible reasumir el procesamiento sin algún tipo de intervención (por ejemplo, cebado externo del sistema) debido a que los medios de movimiento no podrán hacer que el fluido fluya a través de la trayectoria interna y el espacio de filtración de fluido. Como se indicó anteriormente, el impelente distal puede localizarse 2 centímetros o menos del fondo del reservorio del fluido de alimentación o el impelente distal puede localizarse a 30 centímetros o más del fondo del reservorio del fluido de alimentación o en cualquier lugar entre ellos. El dispositivo de la Figura 4 también tiene orificios de descarga pequeños 118 localizados cerca de la parte superior del miembro externo. El orificio de descarga permite que las sustancias de baja densidad que entran (por ejemplo, gas) abandonan el lado superior del lado externo, donde de otro modo permanecerían atrapadas y podrían interferir significativamente con la operación del dispositivo. Por ejemplo, si entran cantidades significativas de gas a la membrana externa, el flujo de líquido hacia arriba, hacia la trayectoria interna y hacia abajo, hacia el espacio de filtración de fluido puede no ser suficiente para barrer -hacia fuera el gas atrapado y prevenir su acumulación. Si se acumula suficiente, el dispositivo puede quedar "limitado con gas" es decir, el líquido que fluye hacia arriba hacia la trayectoria interna 46 no podría elevarse lo suficiente para hacer la "vuelta en U" indicada por las flechas 70 y fluir hacia abajo hacia el espacio de filtración de fluido. El orificio de descarga 118 es suficientemente pequeño, de modo que actúa en algún grado como un orificio de restricción. De este modo, permitirá que la presión en el espacio 84 (resultante de la fuerza del fluido que fluye) permanezca más alta que la presión en el líquido fuera de la membrana externa (es decir, en el fluido menos denso 74 y prevendrá que el líquido que fluye desde el reservorio regrese a través del orificio de descarga hacia el espacio 84. En la Figura 5, la parte superior 18 y todas las partes del dispositivo conectadas a éste (motor 20, miembro externo 26, miembro interno 36, etc.) reposan sobre un armazón 132, el cual comprende una multiplicidad de patas 124. La parte inferior de cada pata 124 termina con el píe 126, cada uno de los cuales reposa sobre el fondo 120 de un lado (reservorio 60 del fluido de alimentación) que tiene un nivel superior 122. Dos piezas transversales que se intersectan 128 (solo una de las cuales se muestra) conectan las patas 124 y ayudan a rigidizar y por lo tanto estabilizar el armazón. El manguito o cojinete de perno-manguito 130 está montado sobre dos piezas transversales 128 cerca de sus centros. El armazón 132 está representado esquemáticamente, su diseño no es crítico, y puede ser utilizado cualquier diseño (forma y número de patas, pies, etc.) que permitan que se obtengan los beneficios de esta invención. El miembro interno 36 es sustancialmente más largo que el miembro externo 26. El eje 50, el cual se extiende casi hasta el fondo (extremo distal) del miembro interno 36, tiene el perno del cojinete 130 unido a su fondo (extremo distal) . El impelente 54 se localiza cerca del fondo del eje. La rotación del eje 50 hace girar simultáneamente a ambos del miembro interno 36 y el impelente 54, dando como resultado que el agua del lado sea empujada de manera forzada hacia arriba, hacia la trayectoria interna 46. El extremo (distal inferior) 30 del miembro externo 26 termina por encima del nivel (lago) del fluido 122. El flujo del fluido de alimentación hacia arriba, hacia la trayectoria interna 46, a través del espacio 84 (donde el fluido hace una "vuelta en U") , y hacia abajo, hacia el espacio de filtración del fluido 48 es mayor que el espacio de filtración de fluido que permanece completamente lleno con flujo de alimentación aún cuando el extremo inferior 30 esté por encima del nivel del líquido 122. En otras palabras, el fluido de alimentación en el espacio de filtración del fluido no "cae fuera". Una ventaja de tener el miembro interno extendido más hacia abajo y terminando cerca del fondo del lago es que el fluido de alimentación extraído hacia abajo, hacia la trayectoria interna será más representativo que el fluido cerca del fondo del lago. En algunas modalidades, el miembro interno puede ser reemplazado con miembros internos de diferentes longitudes. De este modo, después de mostrar el fluido cerca del fondo del lago con el dispositivo como se muestra en la Figura 5, el miembro interno largo 36 podría ser removido y reemplazado con miembros internos sucesivamente más cortos, permitiendo por lo tanto que el agua del lago a diferentes profundidades sea muestreada. Puede en algunos casos, ser preferible utilizar al muestre estratificado con el miembro interno más corto y a continuación utilizar miembros' internos sucesivamente más largos debido a que pueden tender a causar menos intermezclado de los diferentes estratos antes del muestreo. Las muchas ventajas de esta invención deberán ser evidentes a aquellos expertos en la técnica. Por ejemplo, el flujo de fluido en el espacio de filtración de fluido (flujo total vertical en las modalidades de las figuras) ayuda a limpiar el filtro (es decir, que proporciona cortes) sin importar si están presentes en los vórtices de Taylor u otros fenómenos de flujo de fluido que proporcionen corte en el espacio de filtración del fluido. La velocidad a la cual el fluido de alimentación fluye a lo largo del filtro es determinada por un número de factores controlables, incluyendo el ancho del espacio de filtración de fluido, el diseño y posición de los medios de movimiento de fluido (por ejemplo, los impelentes 54), y la fuerza proporcionada por los medios de movimiento de fluido (por ejemplo, la velocidad de rotación de los impelentes 54). Hablando de manera general, y dependiendo del diseño particular del dispositivo, el espacio de filtración de fluido puede ser mantenido suficientemente lleno, el filtro mantenido en contacto con el fluido de alimentación, y el proceso de filtración continuo en tanto el nivel del reservorio del fluido de alimentación no caiga por debajo de los medios de movimiento de fluido más bajos (por ejemplo, el impelente) . De ese modo el espacio de filtración de fluido permanecerá "sumergido" (es decir, lleno con fluido) independientemente del nivel de fluido de alimentación en el reservorio de fluido de alimentación. (Por supuesto, hablando de manera general, no se permitirá que el nivel de fluido del reservorio del fluido de alimentación caiga de modo que entre material menos denso 74 al espacio de filtración de fluido) . Los medios de movimiento de fluido (por ejemplo, el impelente) "agregan" el fluido de alimentación sin importar el nivel del fluido de alimentación en el reservorio de fluido de alimentación, de modo que el fluido de alimentación continúe cubriendo toda la superficie del filtro aún si el nivel del fluido de alimentación en el reservorio cae por debajo -del nivel del filtro. De este modo, una ventaja significativa de esta invención es que el nivel del fluido de alimentación puede cambiar durante la filtración sin afectar de manera adversa el funcionamiento de la filtración. Mantener el espacio de filtración del fluido lleno con fluido independientemente del nivel del fluido de alimentación en el reservorio es importante por un número de razones. Primera, permite que la filtración continúe hasta sólo pequeños volúmenes de fluido remanente, en otras palabras, maximizar el área del filtro utilizada en relación al volumen de muestra y someter tanto fluido de alimentación al proceso de filtración como sea posible. Segunda, mantener el espacio de filtración de fluido lleno con fluido de alimentación evita que el filtro se seque, lo cual puede afectar de manera adversa la integridad del filtro. Tercera, el sistema es más fácil de controlar y menos sensible a variaciones de proceso, debido a que el espacio de filtración de fluido permanecerá lleno con líquido y el proceso de filtración continuará aún si el nivel de fluido de alimentación en el reservorio varía grandemente. El recipiente 12 (si se utiliza un recipiente para contener el reservorio de fluido de alimentación) puede hacerse tan pequeño como sea necesario para mantener el espacio de filtración de fluido lleno, de acuerdo con esos y otros factores discutidos aquí. En muchos dispositivos conocidos, el área del filtro expuesta al fluido de alimentación (es decir, el área de filtración activa) disminuye cuando el nivel de fluido de alimentación disminuye. La presión transmembranal puede ser controlada independientemente de la velocidad de rotación (la velocidad de rotación ayuda a determinar la velocidad cortante y, por lo tanto, la limpieza del filtro) . Si el fluido de alimentación está bajo presión sustancial (por ejemplo, debido a que está sumergido a una profundidad sustancial) , la presión transmembranal puede ser controlada controlando la contrapresión sobre la línea de remoción de fracción permeable (por ejemplo, con o sin una bomba de remoción de fracción permeable) . Si el espacio de filtración de fluido no es sometido a una presión hidrostática alta y el sistema de remoción de la fracción permeable no puede proporcionar un vacío suficiente sobre el lago corriente abajo del filtro, la presión transmembranal puede no ser suficientemente alta, de modo que la diferencia de presión pueda incrementarse de varias formas, por ejemplo, presurizando todo el recipiente 12 cuando se utilicen modalidades "abiertas" tales como en as Figuras 1 y 2 o mediante el uso de una modalidad tal como en la Figura 3, en la cual la presión del espacio de filtración de fluido está aislada o separada de la presión en el resto del reservorio de fluido de alimentación. Tal presurización puede ser deseable para prevenir el espumado o desgasificación del fluido que esté siendo procesado. En modalidades tales como en las Figuras 1 y 2, el fluido de alimentación puro es extraído hacia el espacio de filtración de fluido mediante la remoción de la fracción permeable a través del filtro del ' fluido de alimentación en el espacio de alimentación del fluido. De este modo, aquellos flujos pueden ser controlados convenientemente de manera independiente de la rotación de los miembros giratorios. Muchos dispositivos de esta invención no requieren medios de bombeo de alimentación (véanse, por ejemplo las Figuras 1 y 2) debido a que las bombas de extracción de la fracción permeable pueden ser suficientes. Si el sistema en cuestión es sellado al vacío, puesto que la fracción permeable es extraída por una bomba de extracción de la fracción permeable, el sistema extraerá automáticamente el líquido de alimentación hacia el reservorio de fluido de alimentación sin la necesidad de una bomba de alimentación. Eso puede ser ventajoso, además, donde el líquido de alimentación contiene sólidos debido a que la distribución con la bomba de alimentación elimina una bomba que es probable que tenga más problemas (debido a la presencia de sólidos) que la bomba de la fracción permeable (debido a que la fracción permeable generalmente no contendrá sólidos) . Debido a que el miembro externo, el miembro interno, los medios (por ejemplo, el motor) para hacer girar el miembro giratorio, y la bomba de extracción de la fracción permeable (si se utiliza), etc., pueden ser conectados a un solo miembro (por ejemplo, una placa), todo el montaje puede ser colocado sobre cualquier recipiente y ese miembro (por ejemplo, la parte superior) no necesita estar especialmente diseñado para ese recipiente. De manera general, puede utilizarse un armazón "genérico" o "universal" para contener el miembro externo, el miembro interno, los miembros para hacer girar los miembros giratorios, etc.
El uso de un recipiente para contener el reservorio del fluido de alimentación permite la flotación y/o sedimentación del material en el flujo de alimentación. El diseño del miembro externo (por ejemplo, su longitud, tamaño relativo en comparación con el recipiente) ayuda a aislar el movimiento de fluido que ocurre en espacio de filtración de fluido del fluido del recipiente para facilitar la flotación y/o sedimentación. Sellar el miembro externo en la parte superior ayuda a mantener el movimiento de fluido en el espacio de filtración de fluido y en el espacio de inversión de flujo aislado del material de densidad más ligera recolectado en la parte superior del sistema fuera del miembro externo, alentando por lo tanto la coalescencia de la capa de material menos denso (capa 74 en los dibujos) . Aún si ninguna flotación o sedimentación, aislar tanto movimiento de fluido que ocurra en el espacio de filtración de fluido como sea posible del fluido fuera del miembro externo es benéfico. Por ejemplo, esto permite que sean utilizados medios de rotación más pequeños debido a que los medios de rotación necesitan hacer girar únicamente el fluido dentro del miembro externo y tampoco el fluido que rodea al miembro externo.
Otro beneficio de la presente invención es la facilidad con la cual pueden ser removidos uno o más filtros de y ser colocados en los dispositivos de esta invención. Por ejemplo, si están presentes uno o más filtros de la superficie interna del miembro externo, los filtros pueden ser removidos como una unidad del miembro externo con un miembro externo en su lugar en el dispositivo de filtración o después de que la membrana externa haya sido removida del resto del dispositivo. Pueden ser utilizados varios medios de cambio rápido para mantener uno o más filtros en su lugar. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (80)

  1. REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones . 1. Un dispositivo de filtración giratorio para filtrar fluido de alimentación para remover la porción permeable del flujo de alimentación, el dispositivo se caracteriza porque comprende: a) un miembro externo alargado; b) un miembro interno alargado, miembro interno el cual está al menos parcialmente conectado dentro del miembro externo, de modo que el miembro externo y el miembro interno forman un espacio de filtración de fluido alargado entre ellos en el cual el fluido de alimentación a ser filtrado es colocado, el miembro interno tiene una trayectoria interna para el flujo de fluido de alimentación, en la dirección total de tal trayectoria es sustancialmente paralela en la dirección total del espacio de filtración de fluido; c) medios de rotación para hacer girar el miembro interno y el miembro externo uno con respecto al otro; d) uno o más filtros orientados hacia el espacio de filtración de fluido a través del cual pasa la fracción permeable del fluido de alimentación en el espacio de filtración de fluido durante la filtración; e) medios de conexión de fluido para conectar fluídicamente un espacio de filtración de fluido a la trayectoria interno del miembro interno y f) medios para mover el fluido de alimentación a través de los medios de conexión de fluido durante la filtración del espacio de filtración de fluido hacia la trayectoria interna o de la trayectoria interna hacia el espacio de filtración de fluido.
  2. 2. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el miembro externo tiene una superficie interna y uno de uno o más filtros está montado sobre la superficie interna.
  3. 3. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el miembro externo y el miembro interno son cilindricos .
  4. 4. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el miembro externo está estacionario, el miembro interno tiene un eje longitudinal de rotación, y los medios de rotación hacen girar el miembro interno alrededor del eje longitudinal de rotación.
  5. 5. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque los medios que mueven fluido mueven el fluido de alimentación a la trayectoria interna del miembro interno en una dirección sustancialmente . paralela al eje longitudinal de rotación.
  6. 6. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque los medios que mueven fluido mueven el fluido de alimentación en el espacio de filtración de fluido en una dirección sustancialmente paralela al eje longitudinal de rotación.
  7. 7. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende, además, medios que invierten la dirección de flujo para invertir la dirección de flujo del' fluido de alimentación que fluye durante la filtración del espacio de filtración de fluido a la trayectoria interna del miembro interno o de la trayectoria interna del miembro interno al espacio de filtración de fluido, de modo que la dirección principal total de flujo del fluido de alimentación en el espacio de filtración de fluido es sustancialmente opuesta a la dirección principal total de flujo de fluido de alimentación en la trayectoria interna del miembro interno.
  8. 8. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque los medios que invierten la dirección de flujo comprenden un medio al cual está unido un miembro externo.
  9. 9. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque comprende, además, un miembro superior que se localiza encima del miembro interno y el miembro externo, donde el miembro al cual el miembro externo comprende un miembro superior.
  10. 10. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los medios que mueven fluido comprenden un impelente giratorio que se localiza dentro del miembro interno, la rotación del impelente a cual hará que el fluido de alimentación dentro del miembro interno se mueva.
  11. 11. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque los medios de rotación también hacen girar el impelente.
  12. 12. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de rotación pueden hacer girar el miembro interno y el miembro externo uno con respecto al otro a una velocidad suficientemente alta para establecer vórtices de Taylor en el fluido de alimentación en el espacio de filtración de fluido.
  13. 13. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende, además, medios para remover la fracción permeable continuamente del dispositivo durante la filtración.
  14. 14. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende, además, un recipiente para contener fluido de alimentación .
  15. 15. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque comprende, además, medios para mover el fluido de alimentación del recipiente hacia la trayectoria interna del miembro interno o del recipiente hacia el espacio de filtración de fluido.
  16. 16. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el miembro externo se localiza al menos parcialmente dentro del recipiente.
  17. 17. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el recipiente tiene una región superior y el dispositivo comprende, además, un miembro superior que se localiza cerca de la región superior del recipiente.
  18. 18. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el miembro externo tiene un extremo inferior y el miembro externo está suspendido del miembro superior, de modo que el miembro externo cuelga hacia abajo en el recipiente.
  19. 19. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque el extremo inferior del miembro externo tiene una abertura y el miembro externo cuelga hacia abajo lo suficiente hacia el recipiente, de modo que la abertura está al menos algunas veces abajo del nivel de fluido de alimentación del recipiente durante la filtración para permitir que el fluido de alimentación pase a través de la abertura durante la filtración.
  20. 20. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el miembro interno está suspendido de manera giratoria del miembro superior, de modo que los medios de rotación pueden hacer girar el miembro interno.
  21. 21. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque el miembro interno tiene un extremo inferior y el miembro interno cuelga hacia abajo lo suficiente hacia el recipiente, de modo que el extremo inferior está al menos algunas veces por debajo del nivel de fluido de alimentación en el recipiente durante la filtración.
  22. 22. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el miembro superior sella fluídicamente la región superior del recipiente, de modo que el recipiente pueda ser presurizado.
  23. 23. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el recipiente tiene medios para permitir dentro de éste la separación y flotación del material en el fluido de alimentación que es menos denso que la densidad promedio del fluido de alimentación.
  24. 24. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el recipiente tiene medios que material en el fluido de alimentación que es menos denso que la densidad promedio del fluido de alimentación.
  25. 25. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende, además, medios para mantener al menos temporalmente el miembro externo en un reservorio de fluido de alimentación.
  26. 26. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado porque el miembro externo tiene una o más aberturas a través de las cuales puede pasar el fluido de alimentación entre el espacio de filtración de fluido y el reservorio de fluido de alimentación durante la filtración.
  27. 27. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el miembro externo tiene una superficie interna, el miembro interno tiene una superficie externa, uno de uno o más filtros están montados sobre la superficie interna y uno de uno o más filtros están montados sobre la superficie externa.
  28. 28. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende, además, medios para presurizar el espacio de filtración de fluido.
  29. 29. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado porque comprende, además, medios para mantener una diferencia entre la presión en el espacio de filtración de fluido y la presión en cualquier reservorio de fluido de alimentación en el cual está colocado el miembro externo.
  30. 30. El dispositivo de filtración giratorio para filtrar fluido de alimentación para remover la fracción permeable del fluido de alimentación, existiendo un reservorio de fluido de alimentación que tiene un nivel de fluido, el dispositivo se caracteriza porque comprende : a) un miembro externo; b) un miembro interno, miembro interno el cual está al menos parcialmente colocado dentro del miembro externo, de modo que el miembro externo y el miembro interno forman un espacio de filtración de fluido entre ellos en el cual el fluido de alimentación a ser filtrado es colocado, el miembro interno tiene una trayectoria interna para el flujo de fluido de alimentación; c) medios de rotación para hacer girar el miembro interno y el miembro externo uno con respecto al otro; d) uno o más filtros orientados hacia el espacio de filtración de fluido a través del cual pasa la fracción permeable del fluido de alimentación en el espacio de filtración de fluido durante la filtración; e) medios de conexión de fluido para conectar fluídicamente un espacio de filtración de fluido a la trayectoria interno del miembro interno y f) medios para mover el fluido de alimentación a través de los medios de conexión de fluido durante la filtración del espacio de filtración de fluido hacia la trayectoria interna o de la trayectoria interna hacia el espacio de filtración de fluido; y g) medios que invierten la dirección de flujo para invertir la dirección de flujo del fluido de alimentación que fluye durante la filtración del espacio de filtración de fluido hacia la trayectoria interna o de la trayectoria interna hacia el espacio de filtración de fluido, de modo que la dirección principal total de flujo del fluido de alimentación en el espacio de filtración de fluido es sustancialmente opuesto a la dirección principal total de flujo de fluido de alimentación en la trayectoria interna.
  31. 31. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque el miembro externo tiene una superficie interna y uno de uno o más filtros está montado sobre la superficie interna .
  32. 32. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque el miembro externo y el miembro interno son cilindricos .
  33. 33. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque el dispositivo tiene un eje longitudinal de rotación.
  34. 34. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 33, caracterizado porque los medios que mueven fluido mueven el fluido de alimentación en la trayectoria interna en el espacio de filtración de fluido en direcciones que son sustancialmente paralelas al eje longitudinal de rotación y son sustancialmente opuestas entre sí.
  35. 35. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque los medios que invierten la dirección de flujo comprenden un miembro al cual está unido el miembro externo.
  36. 36. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque los medios que mueven fluido comprenden un impelente giratorio que se localiza dentro del miembro interno, la rotación el impelente hará que el fluido de alimentación dentro del miembro interno se mueva.
  37. 37. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 36, caracterizado porque los medios de rotación también hacen girar el impelente.
  38. 38. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque los medios de rotación pueden hacer girar un miembro interno y el miembro externo uno con respecto al otro a una velocidad suficientemente alta para establecer vórtices de Taylor en el fluido de alimentación en el espacio de filtración de fluido.
  39. 39. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque comprende, además, medios para remover la fracción permeable continuamente del dispositivo durante la filtración.
  40. 40. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque la trayectoria interna del miembro interno tiene un extremo inferior y el miembro externo tiene un extremo inferior, el dispositivo comprende, además, medios para mantener al menos temporalmente el miembro externo o el miembro interno o ambos al menos parcialmente en el reservorio del fluido de alimentación, de modo que el extremo inferior del miembro externo o el extremo inferior de la trayectoria interna del miembro interno o ambos estén por debajo del nivel de fluido del fluido de alimentación en ele reservorio al menos algún tiempo durante la filtración, de modo que el fluido de alimentación pueda fluir del reservorio de fluido de alimentación hacia el espacio de filtración de fluido o hacia la trayectoria interna del miembro interno durante la filtración.
  41. 41. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque el miembro externo no puede girar ni el miembro interno está suspendido de manera giratoria, de modo que los medios de rotación pueden hacer girar el miembro interno.
  42. 42. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque comprende, además, medios para permitir la separación y flotación de material en el fluido de alimentación que es menos denso que la densidad promedio del fluido alimentación.
  43. 43. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque comprende, además, medios para permitir la separación y sedimentación del material en el fluido de alimentación que es menos denso que la densidad promedio del fluido de alimentación.
  44. 44. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque el miembro externo tiene una superficie interna, el miembro interno tiene una superficie externa, una de uno o más filtros están montados sobre la superficie interna, y uno de uno o más filtros está montado sobre la superficie externa.
  45. 45. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque comprende, además, medios para presurizar el espacio de filtración de fluido por encima de la presión en el reservorio de fluido de alimentación.
  46. 46. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque el miembro interno gira y los medios motrices comprenden un impelente giratorio que se localiza dentro de la trayectoria interna y porque gira por medio de los medios de rotación junto con el miembro interno.
  47. 47. Un dispositivo de filtración giratorio para filtrar fluido de alimentación para remover la fracción permeable del fluido de alimentación, existiendo un reservorio de fluido de alimentación que tiene un nivel de fluido, el dispositivo se caracteriza porque comprende: a) una membrana externa que tiene un extremo inferior con una abertura; b) un miembro interno giratorio (i) que tiene un eje de rotación longitudinal, (ii) que tiene una trayectoria interna para el flujo del fluido de alimentación, trayectoria la cual tiene un extremo inferior, y (iii) localizada al menos parcialmente dentro del miembro externa de modo que el miembro externo y el miembro interno forman un espacio de filtración de fluido entre ellos en el cual el fluido de alimentación a ser filtrado es colocado; c) medios de rotación para hacer girar el miembro interno alrededor de su eje longitudinal de rotación; d) uno o más filtros orientados hacia el espacio de filtración de fluido a través de los cuales pasa la fracción permeable del fluido de alimentación en el espacio de filtración de fluido durante la filtración; e) medios de conexión de fluido para conectar de manera fluida el espacio de filtración de fluido a la trayectoria interna del miembro interno; f) medios de movimiento de fluido para mover fluido para mover el fluido de alimentación a través de los medios de conexión de fluido durante la filtración desde el espacio de filtración de fluido hacia la trayectoria interna o desde la trayectoria interna hacia el espacio de filtración de fluido; g) medios que invierten la dirección de flujo para invertir la dirección de flujo del fluido de alimentación que fluye durante la filtración desde el espacio de filtración de fluido hacia la trayectoria interna del miembro interno o desde la trayectoria interna del miembro interno hasta el espacio de filtración de fluido, de modo que la dirección de flujo principal total del flujo del fluido de alimentación en el espacio de filtración de fluido sea sustancialmente la opuesta de la dirección de flujo principal total del fluido de alimentación en la trayectoria interna del miembro interno, ambas direcciones de flujo principales totales de flujo son sustancialmente paralelas al eje de rotación longitudinal; y h) medios para mantener al menos temporalmente el miembro externo o el miembro interno o ambos al menos parcialmente en el reservorio del fluido de alimentación, de modo que el extremo inferior del miembro externo de la trayectoria externa del extremo del miembro interno o ambos extremos inferiores están por debajo del nivel de fluido del fluido de alimentación en el reservorio al menos alguna vez durante la filtración, de modo que el fluido de alimentación pueda fluir desde el reservorio hasta el espacio de filtración de fluido, o hacia la trayectoria interna del miembro interno durante la filtración.
  48. 48. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 47, caracterizado porque los medios que invierten la dirección del flujo comprenden un miembro que invierte la dirección de flujo al cual está conectado el miembro externo.
  49. 49. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 47, caracterizado porque el reservorio del fluido de alimentación se mantiene en un recipiente que tiene una región superior y el dispositivo de filtración giratorio reposa al menos parcialmente en el recipiente.
  50. 50. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 49, caracterizado porque el miembro que invierte la dirección de flujo está conectado a la región superior del recipiente.
  51. 51. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 49, caracterizado porque el recipiente tiene medios para permitir dentro de éste la separación y flotación de material en el fluido de alimentación que es menos denso que la densidad promedio del fluido de alimentación.
  52. 52. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 49, caracterizado porque el recipiente tiene medios para permitir dentro de este la separación y sedimentación de material en el fluido de alimentación que es menos denso que la densidad promedio del fluido de alimentación.
  53. 53. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 47, caracterizado porque los medios que mueven el fluido comprenden un impelente giratorio que se localiza dentro del miembro interno, la rotación del impelente es la que hace que el fluido de alimentación dentro del miembro interno se mueva .
  54. 54. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 53, caracterizado porque los medios de rotación también hacen girar el impelente.
  55. 55. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 47, caracterizado porque los medios de rotación pueden hacer girar el miembro interno a una velocidad suficientemente mayor para establecer vórtices de Taylor en el fluido de alimentación en el espacio de filtración de fluido.
  56. 56. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 47, caracterizado porque comprende, además, medios para remover la fracción permeable continuamente del dispositivo durante la filtración.
  57. 57. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 47, caracterizado porque el miembro externo tiene una o más aberturas a través de las cuales puede pasar el fluido de alimentación entre el espacio de filtración de fluido y el reservorio de fluido de alimentación durante la filtración.
  58. 58. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 47, caracterizado porque el miembro externo tiene una superficie interna y uno de uno o más filtros está montado sobre esa superficie interna.
  59. 59. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 47, caracterizado porque comprende, además, medios para presurizar el espacio de filtración de fluido por encima de " la presión en el reservorio de fluido de alimentación.
  60. 60. Un dispositivo de filtración giratorio para filtrar fluido de alimentación para remover la fracción permeable del fluido de alimentación, el dispositivo se caracteriza porque comprende: a) un recipiente que tiene una región superior en el cual el fluido de alimentación es colocado, el fluido de alimentación tiene un nivel de fluido cuando está en el recipiente; b) un miembro externo cilindrico estacionario, (i) localizado dentro del recipiente y suspendido en la región superior del recipiente, (ii) que tiene un extremo inferior con una abertura, y (iii) que tiene una superficie interna con un filtro montado en ella a través del cual pasa la fracción permeable durante la filtración; c) un miembro interno cilindrico giratorio (i) suspendido de manera giratoria de la región sup rior del recipiente, (ii) que tiene un eje longitudinal de rotación, (iii) que tiene una trayectoria interna para el flujo de fluido de alimentación, trayectoria la cual es de forma sustancialmente cilindrica y tiene un extremo inferior, y (iv) localizado dentro del miembro externo, de modo que el miembro externo y el filtro sobre el miembro interno forman un espacio de filtración de fluido anular entre ellos en el cual el fluido de alimentación a ser filtrado es colocado; el extremo inferior del miembro externo del extremo inferior de la trayectoria interna del miembro interno o ambos están por debajo del nivel de fluido en el recipiente al menos alguna vez, de modo que el fluido de alimentación puede fluir del recipiente hacia el espacio de filtración de fluido o hacia la trayectoria interna del miembro interno durante la filtración; d) medios de rotación para hacer girar el miembro interno alrededor de su eje de rotación longitudinal; e) medios de conexión de fluido para conectar fluídicamente el espacio de filtración de fluido a la trayectoria interna del miembro interno próximo de la región superior del recipiente; f) medios para mover el fluido para mover el fluido de alimentación a través de los medios de conexión de fluido durante la filtración del espacio de filtración de fluido hacia la trayectoria interna o de la trayectoria interna hacia el espacio de filtración de fluido; y g) medios que invierten la dirección de flujo para invertir la dirección de flujo del fluido de alimentación que fluye durante la filtración del espacio de filtración de fluido a la trayectoria interna del miembro interno o de la trayectoria interna del miembro interno hacia el espacio de filtración de fluido, de modo que la dirección principal total de flujo del fluido de alimentación en el espacio de filtración de fluido es sustancialmente opuesta a la dirección principal total de flujo del fluido de alimentación en la trayectoria interna del miembro interno, ambas direcciones principales totales de flujo están sustancialmente paralelas al eje longitudinal de rotación.
  61. 61. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 60, caracterizado porque comprende, además, un miembro superior que está localizado (i) cerca de la región superior del recipiente y (ii) por encima del miembro interno y el miembro externo .
  62. 62. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 61, caracterizado porque el miembro externo está conectado a la región superior del recipiente que está conectado a través del miembro superior.
  63. 63. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 61, caracterizado porque los medios que invierten la dirección de flujo comprenden un miembro superior.
  64. 64. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 61, caracterizado porque el miembro superior sella fluídicamente la región superior del recipiente, de modo que el recipiente puede ser presurizado.
  65. 65. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 60, caracterizado porque los medios de movimiento de fluido comprenden un impelente giratorio que se localiza dentro del miembro interno, la rotación del impelente es la que hará que el fluido de alimentación dentro del miembro interno se mueva .
  66. 66. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 65, caracterizado porque los medios de rotación también hacen girar el impelente.
  67. 67. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 60, caracterizado porque los medios de rotación pueden hacer girar el miembro interno a una velocidad suficientemente alta ara establecer vórtices de Taylor en el fluido de alimentación en el espacio de filtración de fluido.
  68. 68. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 60, caracterizado porque comprende, además, medios para remover la fracción permeable continuamente del dispositivo durante la filtración.
  69. 69. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 60, caracterizado porque el recipiente tiene medios para permitir dentro de éste la separación y flotación de material en el fluido de alimentación que es menos denso que la densidad promedio del fluido de alimentación.
  70. 70. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 60, caracterizado porque el recipiente tiene medio para permitir dentro de éste la separación y sedimentación de material en el fluido de alimentación que es menos denso que la densidad promedio del fluido de alimentación.
  71. 71. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 60, caracterizado porque el miembro externo tiene una o más aberturas a través de las cuales puede pasar el fluido de alimentación entre el espacio de filtración de fluido y el fluido de alimentación en el recipiente durante la filtración.
  72. 72. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 60, caracterizado porque el miembro interno tiene una superficie externa y un filtro se encuentra montado sobre esa superficie externa de modo que la fracción permeable puede ser removida del fluido de alimentación en el espacio de alimentación de fluido y pasar a través de ese filtro así como el filtro sobre la superficie interna del miembro externo.
  73. 73. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 60, caracterizado porque comprende, además, medios para presurizar el espacio de filtración de fluido por encima de la presión en el recipiente.
  74. 74. Un dispositivo de circuito giratorio para filtrar fluido de alimentación para remover la fracción permeable del fluido de alimentación, existiendo allí un reservorio de fluido de alimentación que tiene un nivel de fluido, el dispositivo caracterizado porque comprende: a) un miembro externo que tiene un extremo inferior con una abertura; b) un miembro interno giratorio (i) que tiene un eje de rotación longitudinal, (ii) que tiene una trayectoria interna para el flujo del fluido de alimentación, trayectoria la cual tiene un extremo inferior y un extremo superíor, y (iii) localizado al menos parcialmente dentro del miembro externo de modo que el miembro externo y el miembro interno forman un espacio de filtración de fluido entre ellos, en el cual el fluido de alimentación a ser filtrado es colocado; c) medios de rotación para hacer girar el miembro interno alrededor de su eje longitudinal de rotación; d) uno o más filtros orientados hacia el espacio de filtración de fluido a través de los cuales pasa la fracción permeable del fluido de alimentación en el espacio de filtración de fluido durante la filtración; e) medios de conexión de fluido para conectar de manera fluida el espacio de filtración de fluido a la trayectoria interna del miembro interno; f) medios de movimiento de fluido para mover fluido para mover el fluido de alimentación a través de los medios de conexión de fluido durante la filtración desde el espacio de filtración de fluido hacia la trayectoria interna o desde la trayectoria interna hacia el espacio de filtración de fluido; g) medios que invierten la dirección de flujo para invertir la dirección de flujo del fluido de alimentación que fluye durante la filtración desde el espacio de filtración de fluido hacia la trayectoria interna del miembro interno o desde . la trayectoria interna del miembro interno hasta el espacio de filtración de fluido, de modo que la dirección de flujo principal total del flujo del fluido de alimentación en el espacio de filtración de fluido sea sustancialmente la opuesta de la dirección de flujo principal total del fluido de alimentación en la trayectoria interna del miembro interno, ambas direcciones de flujo principales totales de flujo son sustancialmente paralelas al eje de rotación longitudinal, y el extremo superior del miembro externo está sellado de manera sustancialmente fluídica los medios de inversión de la dirección de flujo y un extremo superior del miembro interno está separado de los medios que invierten la dirección de flujo para proporcionar un espacio en el cual el fluido de alimentación puede invertir su dirección de flujo; y h) medios para mantener al menos temporalmente el miembro externo o el miembro interno o ambos al menos parcialmente en el reservorio del fluido de alimentación, de modo que el extremo inferior del miembro externo de la trayectoria externa del extremo del miembro interno o ambos extremos inferiores están por debajo del nivel de fluido del fluido de alimentación en el reservorio al menos alguna vez durante la filtración, de modo que el fluido de alimentación pueda fluir desde el reservorio hasta el espacio de filtración de fluido, o hacia la trayectoria interna del miembro interno durante la filtración.
  75. 75. El dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 74, caracterizado porque comprende, además, medios para presurizar el espacio de filtración de fluido por encima de la presión en el reservorio de fluido de alimentación.
  76. 76. Un proceso para filtrar fluido de alimentación para remover la fracción permeable del fluido de alimentación, el proceso se caracteriza porque comprende : a) proporcionar el dispositivo de filtración giratorio de conformidad con la reivindicación 1; b) colocar fluido de alimentación en el espacio de filtración de fluido del dispositivo; c) hacer que los medios de rotación giren; y d) remover la fracción permeable del fluido de alimentación en el espacio de filtración de fluido a través de uno o más filtros del dispositivo de filtración giratorio .
  77. 77. El proceso de conformidad con la reivindicación 76, caracterizado porque el fluido de alimentación a ser filtrado se selecciona del grupo que consiste de: fluidos que comprenden una fase líquida y una fase gaseosa; fluidos que comprenden al menos dos fases acuosas; fluidos que comprenden fases acuosas y no acuosas; fluidos que contienen al menos una fase sólida; fluidos que contienen tensoactivos, emulsiones, y/o liposomas; fluidos que contienen un alimento, aceite, y/o un producto de petróleo; fluidos que contienen un fármaco o precursor de los fármacos; y fluidos biológicos.
  78. 78. El proceso de conformidad con la reivindicación 78, caracterizado porque el fluido de alimentación a ser filtrado es un fluido biológico seleccionado del grupo que consiste de: fluidos biológicos que contienen material diseñado genéticamente; fluidos biológicos resultantes de un proceso de fermentación; fluidos biológicos que contienen microorganismos; fluidos biológicos que contienen sangre; suero sanguíneo; plasma; y/o células sanguíneas; fluidos biológicos que contienen extractos de plantas; y fluidos biológicos que comprenden un jugo de vegetales o frutas.
  79. 79. El proceso de conformidad con la reivindicación 76, caracterizado porque el fluido de alimentación a ser filtrado contiene materiales que son más densos que la densidad promedio del fluido de alimentación y el proceso comprende, además, permitir que al menos algo de los materiales más densos sedimenten y extraerlos del dispositivo de filtración giratorio.
  80. 80. El proceso de conformidad con la reivindicación 76, caracterizado porque el fluido de alimentación a ser filtrado contiene materiales que son menos densos que la densidad promedio del fluido de alimentación y el proceso comprende, además, permitir que al menos algo de los materiales menos densos floten y extraerlos del dispositivo de filtración giratorio.
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