NL1012715C2 - Filterinrichting met een cilindrisch voorfilter rond een filtratiemembraanmodule. - Google Patents

Description

Filterinrichting met een cilindrisch voorfilter rond een filtratiemembraanmodule

De uitvinding heeft betrekking op een filterinrichting, omvattende een toevoer- en een afvoeraansluiting, een op de toevoeraansluiting aangesloten, althans ongeveer cilindrisch voorfilter met een langs de cilinderas hiervan verlopende holte, en een op de afvoeraansluiting aangesloten filtratiemembraanmodule die 5 althans gedeeltelijk in de holte van het voorfilter is opgenomen, waarbij het voorfilter en de filtratiemembraanmodule in serie zijn geschakeld en de filtratiemembraanmodule een bundel capillaire filtratiemembranen omvat waarvan geopende uiteinden zijn aangesloten op de afvoeraansluiting.

Een dergelijk filter is bekend uit de Amerikaanse octrooipublicatie 10 US-A-4.636.307. Het bekende filter omvat een behuizing met een toevoer- en een afvoeraansluiting. Binnen deze behuizing is een althans ongeveer cilindrisch lichaam aangebracht waarin een absorptiemiddel is opgenomen, welk cilindrisch lichaam met absorptiemiddel het voorfilter vormt. De bovenzijde van dit lichaam bezit een inlaat voor een te filtreren vloeistof. Het lichaam is voorzien van een holle kern 15 boven een onderste deel van het lichaam, waarbij het bovenstuk van dit onderste deel dat de holle kern aan de onderzijde begrenst, van een uitlaat voor de vloeistof is voorzien. Een buitenste en binnenste cilindermantel van dit lichaam, die respectievelijk het voorfilter aan de buitenzijde en de holle kern begrenzen, zijn ondoorlatend voor de vloeistof uitgevoerd. Het absorptiemiddel is voorzien tussen de beide 20 cilindermantels en in het onderste gedeelte, en wordt bij gebruik doorstroomd door de te filtreren vloeistof. Binnen de holle kern is de filtratiemembraanmodule met capillaire filtratiemembranen aangebracht. Nadat de vloeistof de uitlaat van het voorfilter heeft verlaten, zal deze door de wand van de capillaire filtratiemembranen penetreren, waardoor een volgende filtratiestap wordt uitgevoerd. De capillaire fïl-25 tratiemembranen bezitten een open uiteinde waardoor de gefiltreerde vloeistof de afvoeraansluiting van de filterinrichting kan bereiken. Het bezwaar van de bekende filterinrichting is dat de vloeistof een lange weg door het voorfilter moet afleggen en een inlaat en uitlaat met slechts een beperkte grootte beschikbaar zijn. Dit leidt tot een hoog noodzakelijk drukverschil over het voorfilter om een voldoende opbrengst 1012715 -2- van de filterinrichting te bereiken, hetgeen een algemene toepassing van een dergelijk filter in de weg staat.

Met de uitvinding wordt beoogd om het hierboven aangehaalde bezwaar van de bekende filterinrichting op te heffen. Hiertoe voorziet de uitvinding in 5 een filterinrichting van de in de aanhef genoemde soort, met het kenmerk, dat de buitenste dlindermantel van het voorfilter een toevoer, en de binnenste mantel van het voorfilter die de holte rond de cilinderas omgeeft, een afvoer voor het voorfilter vormt. De te filtreren vloeistof kan aldus in een richting loodrecht op de cilinderas door het voorfilter stromen, hetgeen bij een gelijke hoeveelheid absorptiemiddel een 10 veel korter stromingspad zal opleveren. Door een zelfde hoeveelheid absorptiemiddel toe te passen als in de bekende filterinrichting wordt gewaarborgd dat de absorptie-capaciteit gelijk blijft. Aangezien de stromingsweerstand in de configuratie van de filterinrichting volgens de uitvinding aanzienlijk is verlaagd, kan ook voor een grotere hoeveelheid absorptiemiddel worden gekozen, zodat de absorptiecapaciteit zal 15 worden verhoogd. Een verder voordeel van de configuratie van de filterinrichting volgens de uitvinding is dat deze eenvoudiger van constructie is, en aldus goedkoper kan worden vervaardigd.

In een efficiënt te vervaardigen voorkeursuitvoeringsvorm van de filterinrichting volgens de uitvinding is de holte doorgaand door het voorfilter ge-20 vormd.

Een verdere uitvoeringsvorm van de filterinrichting volgens de uitvinding, waarbij het voorfilter actieve kool omvat, wordt gekenmerkt doordat het voorfilter een blok actieve kool omvat. Hierdoor wordt gewaarborgd dat het voorfilter een grote opvang- of absorptiecapaciteit bezit. De filtratie is eveneens effectiever dan 25 bij gebruikelijk toegepaste actieve kool in granulaatvorm, aangezien de te filtreren vloeistof niet tussen de korrels van het granulaat door kan stromen zonder te worden gefilterd door oppervlaktecontact. De vloeistof wordt gedwongen om door de actieve kool stromen. Het blok kan eveneens als een zelfdragende eenheid in de filterinrichting worden toegepast, waardoor een lichaam zoals voor het opnemen van 30 bijvoorbeeld granulaatkorrels overbodig is.

Het blok actieve kool is bij voorkeur door middel van gieten ge- 1012715 -3- vormd. Er zullen in dat geval geen korrelgrenzen binnen het blok aanwezig zijn zoals bij een geperst blok actieve kool. Dergelijke korrelgrenzen verminderen de effectiviteit van het blok. Verdere voordelige eigenschappen van een dergelijk gegoten blok zijn dat deze niet of nauwelijks vezels afscheidt die de filtratiemembranen zou-5 den kunnen verstoppen, en dat een uitermate effectieve voorfiltratie tot circa 0,5 pm wordt verschaft. Een nog verdere filtratie tot circa 0,1 pm is vervolgens mogelijk met behulp van de capillaire filtratiemembranen die als micro- of ultrafiltratiemembra-nen kunnen zijn uitgevoerd. Door een effectieve voorfiltratie met behulp van een gegoten blok actieve kool zullen de membranen minder snel verstopt raken. Voorts 10 is een voordeel van een dergelijk gegoten blok dat de stromingsweerstand en aldus de drukval over het blok geringer zal zijn.

Teneinde bij een grotere vervuiling van de te filtreren vloeistof met relatief grote deeltjes het blok actieve kool niet te laten verstoppen en de levensduur van de filterinrichting aanzienlijk te verlengen, omvat in een voorkeursuitvoerings-15 vorm van de filterinrichting het voorfilter een rond het blok actieve kool aangebrachte eerste filtertrap die een aanvullende filtertrap vormt voor het blok actieve kool.

In een handig te realiseren en efficiënte uitvoeringsvorm is de eerste filtertrap gevormd uit een viltachtig filtervel dat op een harmonicawijze gevouwen 20 rond het blok actieve kool is aangebracht, waarbij de vouwen evenwijdig aan de ci-linderas verlopen. De door de vouwen gevormde lamellen van een dergelijke eerste filtertrap bezitten een groot filterend oppervlak met een uitermate grote filtratiecapaciteit.

In een uitvoeringsvorm waarin de filtratiemembraanmodule een de 25 capillaire membranen omgevend modulehuis omvat, omvat het modulehuis bij voorkeur een geperforeerde buis. De uit de binnenste wand van het voorfilter tredende, door het voorfilter gefilterde vloeistof zal dan snel via de in het modulehuis voorziene perforaties bij de capillaire membranen geraken voor een zo snel mogelijke passage door de filterinrichting.

30 Teneinde geen obstructie te vormen voor uit de binnenste wand van het voorfilter tredende vloeistof ligt het modulehuis in een voorkeursuitvoerings- 1012715 -4- vorm van de filterinrichting althans grotendeels vrij van de de holte omgevende binnenste mantel van het voorfilter.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm volgens de uitvinding is de filtratiemembraanmodule voorzien van hydrofiele capillaire membranen.

5 Hieronder zal de uitvinding nader worden toegelicht aan de hand van de bijgaande tekening, waarin gelijke verwijzingscijfers naar gelijke of gelijksoortige onderdelen verwijzen, en waarin - Fig. 1 een langsdoorsnede door een uitvoeringsvorm van de filterinrichting volgens de uitvinding toont; 10 - Fig. 2 een vergroot aanzicht van de bovenzijde van de langsdoorsnede van figuur 1 toont; en - Fig. 3 een dwarsdoorsnede door de filterinrichting volgens figuur 1 toont.

De in de figuren getoonde filterinrichting volgens de uitvinding omvat een behuizing in de vorm van een beker 10 met een opschroefbaar deksel 11. 15 Ter afdichting is een O-ring (niet nader aangeduid, maar zichtbaar in de figuren 1 en 2) tussen het deksel 11 en de beker 10 aangebracht. Het deksel 11 is voorzien van een toevoeraansluiting 1 en een afvoeraansluiting 2. Binnen de beker 10 is een cilindervormig blok actieve kool 20 als onderdeel van een voorfilter aangebracht. Het blok actieve kool 20 is door middel van gieten vervaardigd en vormt een zelfdra-20 gende eenheid die slechts aan de onder- en bovenzijde van een versteviging 22, 23 is voorzien. Een dergelijk gegoten blok actieve kool 20 is bijvoorbeeld een “C-236 series molded block filter cartridge” verkrijgbaar bij Fibredyne te Dover, New Hampshire, U.S.A. Aan de onderrijde rust het blok 20 met een versteviging 22 op een af-dichtribbel 12 onder tussenvoeging van een pakkmgafdichting 16. Aan de bovenzij -25 de is eveneens voorzien in een tussen een bovenste versteviging 23 van het blok 20 en een afdichtribbel 13 aangebrachte pakkingafdichting 17.

Het cilindervormige blok actieve kool 20 is langs de cilinderas hiervan voorzien van een doorgaande holle kern 21. Een centreemok 14 van de beker 10 is aan de onderzijde, en een centreemok 15 van het deksel 11 is aan de bo-30 venrijde binnen deze holle kern 21 opgenomen.

Binnen de cilindrische holle kem 21 is een filtratiemembraanmo- 1012715 -5- dule30 opgenomen. De module 30 omvat een geperforeerde modulemantel 31 waarbinnen een bundel capillaire filtratiemembranen 32 is aangebracht. De membranen 32 kunnen afhankelijk van de toepassing van de füterinrichting micro- of ultrafïltratiemembranen zijn. Aan hun onderste uiteinde zijn de capillaire membra-5 nen 32 gesloten, en aan hun bovenste uiteinde zijn ze open. De capillaire membranen 32 zijn aan hun bovenste uiteinde voorts ingebed in een membraanhouder 33 die de ruimte tussen het modulehuis 31 en de capillaire membranen 32 afsluit. Een dergelijke filtratiemembraanmodule 30 is bijvoorbeeld verkrijgbaar bij Prime Water Systems B.V. te Ambt-Delden, Nederland. De pakkingafdichting 17 is verder zoda-10 nig uitgevoerd dat deze eveneens ter afdichting tussen het koolblok 20 en de bovenzijde van het modulehuis 31 van de membraanmodule 30 is opgenomen.

Rond het blok actieve kool 20 is een viltachtig filtervel 40 uit polyester vezels aangebracht dat op een harmonicawijze is gevouwen, waarbij de vouwen evenwijdig aan de cilinderas verlopen zoals figuur 3 verduidelijkt. Dit filter-15 vel 40 vormt een eerste filtertrap van het voorfilter dat in de in de figuren getoonde uitvoeringsvorm bestaat uit dit filtervel 40 en het blok actieve kool 20. Het filtervel 40 is een aanvullende filtertrap voor het blok actieve kool 20 teneinde deeltjes die tot een verstopping van het koolblok 20 zouden leiden, uit de te filtreren vloeistof te verwijderen. Een dergelijk filtervel 40 is bijvoorbeeld opgenomen in een “801 20 series filter cartridge” verkrijgbaar bij Harmsco Industrial Filters te North Palm Beach, Florida, U.S.A.

De verschillende onderdelen van de filterinrichting laten zich na afschroeven van het deksel 11 van de beker 10 eenvoudig en snel verwijderen om te worden gereinigd of te worden vervangen.

25 Te filtreren vloeistof dient nu bij gebruik via de toevoeraansluiting 1 in de filterinrichting te worden gebracht. De vloeistof stroomt vervolgens rond het als een harmonica rond de cilinderas en het blok actieve kool 20 gevouwen filtervel 40 binnen de behuizing bestaande uit de beker 10 en het deksel 11, en zal dit filtervel 40 passeren en in het koolblok 20 terechtkomen via de cilindrische buiten-30 mantel hiervan. De vloeistof zal dan via de kortst mogelijke weg loodrecht op de cilinderas naar de binnenmantel van het koolblok 20 kunnen passeren, en in de holle 1012715 - 6 - kern 21 van het koolblok 20 en aldus van het voorfilter aanbelanden. Vanuit de holle kern 21 kan de vloeistof via de perforaties in het modulehuis 31 (niet nader aangeduid, maar zichtbaar in figuur 2) en via het geopende onderste uiteinde van het modulehuis 31 de membranen 32 bereiken, en vervolgens door de membraan-5 wand van de capillaire filtratiemembranen 32 van de filtratiemembraanmodule 30 penetreren. De vloeistof zal de capillaire membranen 32 ten slotte via de geopende uiteinden hiervan en via de afvoeraansluiting 2 de filterinrichting verlaten.

In de getoonde uitvoeringsvorm wordt gebruik gemaakt van volledig hydrofiele membranen 32. In de vloeistof aanwezige luchtbellen zullen de mem-10 braanwand niet of nauwelijks kunnen passeren. De zich verzamelende lucht kan echter wel via het blok actieve kool 20 en het filtervel 40 naar de buitenzijde hiervan diffunderen, waarna de lucht via een op zich bekende ontluchtingsaansluiting 50 de filterinrichting kan verlaten. Wanneer gebruik wordt gemaakt van een althans gedeeltelijk hydrofoob membraan kunnen luchtbellen via dit hydrofobe deel naar de 15 afvoeraansluiting ontsnappen. Dergelijke hydrofobe membranen leiden echter tot een verslechterde filtercapaciteit van de filtratiemembraanmodule en een eventuele doorslag van bacteriën bij hogere drukverschillen. Wanneer een blok actieve kool 20 en een filtervel 40 zoals in de onderhavige uitvinding als voorfilter worden toegepast, kan zich in de holle kern 21 verzamelende lucht eenvoudig via het blok 20 en 20 het vel 40 ontsnappen naar de ontluchting 50, en kunnen uitermate hydrofiele membranen 32 met een hoge permeabiliteit voor de te filtreren vloeistof worden toegepast in de filterinrichting.

De hierboven beschreven uitvoeringsvorm van de filterinrichting dient niet te worden opgevat als een beperking van de uitvinding. Binnen het kader 25 van de uitvinding en de bijgaande conclusies kan de filterinrichting in verschillende uitvoeringsvormen worden gerealiseerd.

1012715

Claims (9)

1. Filterinrichting, omvattende een toevoer- en een afvoeraansluiting, een op de toevoeraansluiting aangesloten, althans ongeveer cilindrisch voorfilter met een langs de cilinderas hiervan verlopende holte, en een op de afvoeraansluiting aangesloten filtratiemembraanmodule die althans gedeeltelijk in de holte van het 5 voorfilter is opgenomen, waarbij het voorfilter en de filtratiemembraanmodule in serie zijn geschakeld en de filtratiemembraanmodule een bundel capillaire filtratie-membranen omvat waarvan geopende uiteinden zijn aangesloten op de afvoeraansluiting, met het kenmerk, dat de buitenste cilindermantel van het voorfilter (20, 40) een toevoer, en de binnenste mantel van het voorfilter (20, 40) die de holte (21) 10 rond de cilinderas omgeeft, een afvoer voor het voorfilter (20, 40) vormt.

2. Filterinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de holte (21) doorgaand door het voorfilter (20, 40) is gevormd.

3. Filterinrichting volgens conclusie 1 of 2, waarbij het voorfilter actieve kool omvat, met het kenmerk, dat het voorfilter (20, 40) een blok actieve kool 15 (20) omvat.

4. Filterinrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het blok actieve kool (20) door middel van gieten is gevormd.

5. Filterinrichting volgens conclusie 3 of 4, met het kenmerk, dat het voorfilter (20, 40) een rond het blok actieve kool (20) aangebrachte eerste filtertrap 20 (40) omvat die een aanvullende filtertrap voor het blok actieve kool (20) vormt.

6. Filterinrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de eerste filtertrap (40) is gevormd uit een viltachtig filtervel (40) dat op een harmonicawij-ze gevouwen rond het blok actieve kool (20) is aangebracht, waarbij de vouwen evenwijdig aan de cilinderas verlopen. 25

7) Filterinrichting volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de filtratiemembraanmodule een de capillaire membranen omgevend modulehuis omvat, met het kenmerk, dat het modulehuis (31) een geperforeerde buis (31) omvat. 1012715 « -8-

8. Filterinrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat het mo-dulehuis (31) althans grotendeels vrij ligt van de de holte (21) omgevende binnenste mantel van het voorfilter (20, 40).

9. Filterinrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het 5 kenmerk, dat de filtratiemembraanmodule is voorzien van hydrofiele capillaire membranen. 1012715