NL1020657C2

NL1020657C2 - Reiniging van vloeistoffilter.

Info

Publication number: NL1020657C2
Application number: NL1020657A
Authority: NL
Inventors: Abraham Hoogendoorn; Jan Vos
Original assignee: Onstream Holding B V
Priority date: 2002-05-23
Filing date: 2002-05-23
Publication date: 2003-11-25

Description

Titel: Reiniging van vloeistoffilter

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het filteren van een vloeistof en een vloeistof filterinrichting.

Het is bekend om deeltjes uit een vloeistof te filteren door de vloeistof door een zeef te leiden' In bepaalde gevallen leidt deze werkwijze 5 tot problemen omdat zich na verloop van tijd op het stroomopwaartse oppervlak van de zeef een laag materiaal vormt die de doorstroming van de vloeistof hindert. Deze laag materiaal kan in principe verwijderd worden door tijdelijk tegen de normale stroomrichting in druk op de zeeft te zetten. Daardoor keert de stroomrichting door de zeef tijdelijk om, en wordt het 10 neergeslagen materiaal naar een opvang te persen.

t

Deze techniek blijkt echter onvoldoende effect te hebben in het geval van microzeven, dat wil zeggen zeven met microscopisch kleine doorstroomOpeningen, als zich een slijmlaag op de zeef gevormd heeft. Hoewel het mogelijk is gebleken om ook over deze zeven de stroomrichting 15 om te keren met enige druk tegen de normale stroomrichting in, blijkt dit toch de doorstroming niet te verbeteren. Nadat de normale stroomrichting hersteld is blijkt de doorstroming nauwelijks verbeterd te zijn.

Het is, onder meer, een doel van de uitvinding om de doorstroming 20 te verbeteren van vloeistof door microzeven waarop zich een slijmlaag heeft vastgezet.

Het is onder meer een verder doel materiaal uit een slijmlaag op een zeef in een vloeistof filterinrichting te verwijderen.

De uitvinding voorziet in een werkwijze volgens conclusie 1 25 De uitvinding berust op de ontdekking dat het ontbreken van afvoer van materiaal uit de slijmlaag een gevolg is van het feit dat de slijmlaag bij tegendruk blaasjes vormt boven de individuele poriën van de zeef, die barsten bij verdere opbouw van de tegendruk. Daardoor kan de 2 tegendruk ontsnappen terwijl de slijmlaag nog rond de poriën aan de zeef vast blijft zitten. Dit is met name een probleem bij zeven met microscopische poriën omdat ook de blaasjes daar microscopisch klein zijn en daardoor rondom relatief vast aan de zeef zitten.

5 Door nu, wanneer de tegendruk zo groot is gemaakt dat de blaasjes ontstaan, een dwarsstroom over de zeef op te wekken tegelijk met het opbouwen van druk tegen de normale stroomrichting in worden flarden van de gebarsten blaasjes meegesleurd direct nadat de blaasjes gebarsten zijn. Zodoende krijgt het materiaal van de slijmlaag niet de kans zich te 10 herstellen na het barsten van de blaasjes. Zodoende duurt het aanzienlijk langer voordat de slijmlaag een gesloten vlies kan vormen, die de filterwerking blokkeert, of wordt zelfs geheel voorkomen dat zich een vlies vormt dat het nodig maakt de zeef uit de inrichting te verwijderen. De minimale waarden voor de tegendruk en de stroomsnelheid van de 15 dwarsstroom die nodig zijn voor het meesleuren hangen af van factoren zoals de porie diameter en de aard van de slijmlaag. Deze waarden kunnen echter eenvoudig vastgesteld worden door te observeren of er materiaal van her filter meegesleurd wordt.

Bijvoorkeur wordt de sterkte van de dwarsstroom opgevoerd (vanaf 20 een bestaande stroomsterkte, tegen de bestaande stroomsterkte in of vanuit een rusttoestand zonder stroom) nagenoeg direct nadat de blaasjes gebarsten zijn. De timing die hiervoor nodig is kan bereikt worden met behulp van een vast ingestelde tijdsrelatie tussen het opvoeren van de tegendruk en de stroomsterkte. Met nagenoeg direct wordt hier bedoeld zo 25 snel dat de slijmlaag zich nog niet hersteld heeft van het barsten, zodat de gebarsten flarden van de blaasjes nog uitstulpingen van de slijmlaag vormen. Zodoende heeft de dwarsstroom geen belemmerend effect op het barsten, maar grijpt zij wel de flarden aan op het moment dat zij maximaal vatbaar zijn voor de dwarsstroom.

1 n?nfcc;7 3

De uitvinding voorziet tevens in een fïlterinrichting met middelen om de werkwijze volgens de uitvinding toe te passen. In een dergelijke fïlterinrichting is de zeef in een vloeistofkanaal opgenomen, waar de vloeistof bij het zeven in een normale stroomrichting doorheen gepompt 5 wordt. Bij het reinigen wordt een tegendruk tegen de normale stroomrichting over de zeef gezet, tegelijk met een dwarsstroom over het stroomopwaartse oppervlak van de zeef.

Microzeven zijn over het algemeen zeer dun, om voldoende stroming door de microscopisch kleine poriën door te laten. Een dergelijke 10 zeef kan daarom over het algemeen gemakkelijk breken als er een te grote drukgradiënt over de zeef gezet wordt. Om een voldoende grote dwarsstroom over het filter te genereren zonder dat het filter daarbij aan grote druk wordt blootsgesteld wordt voor het genereren van de dwarsstroom bijvoorkeur gebruik gemaakt van een hulpkanaal dat aan tegenovergestelde 15 zijden van het stroomopwaartse oppervlak van de zeef in het vloeistofkanaal uitmondt. Met een pomp wordt nagenoeg evenveel vloeistof het hulpkanaal ingezogen en uitgeperst via mondingen aan tegenovergestelde zijden van het oppervlak van de zeef. Zodoende wordt een maximale dwarsstroom gerealiseerd met een minimale drukopbouw.

20

Deze en andere doelstellingen en voordelige aspecten van de werkwijze en inrichting volgens de uitvinding zullen nader worden beschreven aan de hand van de volgende figuren.

25 Figuur 1 toont een fïlterinrichting

Figuur 2a-e tonen een zeef met een slijmlaag in zijaanzicht

Figuur 1 toont een filterinrichting. De inrichting bevat een aanvoervat 10, een eerste deel van een vloeistofkanaal 12a, een pomp 11 30 tussen het aanvoervat 10 en het eerste deel van het vloeistofkanaal 12a, een 4 tweede deel van het vloeistofkanaal 14, een microzeef 13 tussen het eerste deel 12a en het tweede deel 14 van het vloeistofkanaal en een afvoer 15 van het tweede deel van het vloeistofkanaal 14. Daarnaast is een overloopkanaal 12b aanwezig die het eerste deel van het vloeistofkanaal 12a weer met het 5 aanvoervat 10 verbindt, zodat vloeistof die niet door de microzeef 13 heenstroomt af kan stromen naar het aanvoervat 10.

In het tweede deel van het vloeistofkanaal 14 is een zuiger 16 aangebracht en tussen het eerste deel van het vloeistofkanaal 12a en het overloopkanaal 12b is een hulpkanaal 17a,b aangebracht met daarin een 10 hulppomp 18.

In normaal bedrijf pompt pomp 11 vloeistof uit aanvoervat 10 naar het eerste deel van het vloeistofkanaal 12a in een normale stroomrichting * die met een pijlen 12c is aangegeven. Daardoor ontstaat een drukgradiënt over microzeef 13, die de vloeistof door de microzeef 13 doet stromen.

15 Daardoor wordt de vloeistof gezeefd alvorens hij via het tweede deel van het vloeistofkanaal 14 naar afvoer 15 wegstroomt. Een overschot aan vloeistof, eventueel met ongerechtigheden die niet door microzeef 13 heen kunnen, wordt buiten microzeef 13 om teruggevoerd naar het aanvoervat 10. Deze constructie zorgt ervoor dat in principe geen te grote drukgradiënt over 20 microzeef 13 wordt op gebouwd, waardoor deze zou kunnen breken.

Bijvoorkeur wordt daarbij gebruik gemaakt van een opvang voor de ongerechtigheden, zoals een bezinkingsruimte (niet getoond).

Figuren 2a-e tonen een deel van microzeef 13 in dwarsdoorsnede en in zijaanzicht (niet op schaal). Microzeef 13 omvat een substraat 20 waarin 25 poriën 22a,b zijn aangebracht. De poriën hebben nagenoeg dezelfde diameter, bijvoorbeeld een diameter uit het bereik van 0.1 tot 10 micron. Slechts twee poriën worden in figuren 2a-e getoond, maar men dient te begrijpen dat zich zeer grote aantallen van dergelijke poriën in microzeef 13 bevinden.

1 none. f. ··. · 5

Tijdens het normale bedrijf vormt zich een slijmlaag 24 op het stroomopwaartse oppervlak 21 van microzeef 13, dat wil zeggen op het oppervlak dat aan de kant van het eerste deel van het vloeistofkanaal 12a is op genomen.

5 In figuur 2a met een begin van vorming van de slijmlaag 24 tijdens normaal bedrijf getoond. In dit stadium is de drukgradiënt nog voldoende om stroming door de poriën 22a,b te handhaven, bijvoorbeeld doordat de slijmlaag tegen de wand van de poriën gedrukt wordt zonder deze te blokkeren. Figuur 2b toont slijmlaag 24 in een verder stadium waarin de 10 poriën 22a,b geblokkeerd raken.

Tijdens een reinigingsfase wordt deze slijmlaag verwijderd of tenminste gereduceerd. Door met zuiger 16 een tegendruk over microzeef 13 t te zetten en tegelijkertijd met hulppomp 18 een versterkte dwarsstroom over het stroomopwaartse oppervlak 21 van microzeef 13 op te wekken.

15 Figuur 2c-d tonen het effect van de tegendruk. De tegendruk doet de slijmlaag blaasjes 26a,b vormen boven de poriën 22a,b. Bij voldoende tegendruk barsten deze blaasjes 26a,b. Er ontstaan scheuren in de blaasjes Zonder dwarsstroom zouden de scheuren in het slijm snel herstellen, of het slijm zou zich terugtrekken op het deel van het oppervlak 21 buiten de 20 poriën 22a,b. Daardoor zou de tegendruk geen effect hebben op de hoeveelheid slijm op het oppervlak 21. De tegendruk zou zodoende slechts tijdelijk de poriën vrijmaken, waarna het slijm na het verwijderen van de tegendruk de poriën weer zou vullen.

De dwarsstroom sleurt flarden van de slijmlaag vanaf de scheuren 25 mee. De scheuren krijgen daardoor geen kans zich te herstellen, en de slijmlaag kan zich niet terugtrekken.

Figuur 2e toont het effect van de dwarsstroom in een richting 29 parallel aan het stroomopwaartse oppervlak 21. De sterkte van de dwarsstroom wordt zodanig gekozen dat flarden 28a,b van de gebarsten 30 blaasjes na het barsten van de slijmlaag afgescheurd worden. De sterkte die Ί η o n e c 7 6 hiervoor nodig is hangt af van de eigenschappen van de slijmlaag en de geometrie van de microzeef 13. Deze sterkte wordt bijvoorkeur experimenteel bepaald door bij verschillende stroomsterktes waar te nemen of materiaal meegesleurd wordt. In een typisch voorbeeld was een 5 stroomsterkte van minimaal twee maal de normale stroomsterkte bij het zeven voldoende.

Nadat de flarden 28a,b van de slijmlaag afgescheurd worden deze flarden met de dwarsstroom meegesleurd voordat de slijmlaag zich op het oppervlak 21 van de microzeef 13 kan terugtrekken. Zodoende wordt materiaal van .het 10 oppervlak afgevoerd de vloeistof in, vanwaar het materiaal over het algemeen verder wegstroomt door het overloopkanaal 12b. Het resultaat is dat de hoeveelheid slijm op de microzeef verminderd wordt, waardoor na de verwijdering de toestand van figuur 2a weer hersteld wordt, waarin de vloeistof bij normaal gebruik voldoende door de poriën kan stromen.

15 Desgewenst kan een aantal malen herhaald een puls tegendruk op microzeef 13 gezet worden. Tussen opeenvolgende pulsen herstelt de slijmlaag zich boven de poriën 22a,b zolang nog onvoldoende materiaal is afgevoerd. Daardoor zullen zich tijdens de puls met tegendruk telkens weer blaasjes 26a,b vormen, waardoor flarden slijm kunnen worden afgevoerd, 20 net zolang tot er voldoende slijm verwijderd is.

Onder omstandigheden zou pomp 11 gebruikt kunnen worden om de dwarsstroom over microzeef 13 te realiseren. Het is echter gebleken dat de zodoende opgewekte dwarsstroom over het algemeen onvoldoende is. Dit zou in theorie kunnen worden op gelost door de druk van pomp 11 te verhogen, 25 maar dit leidt in praktijk tot het risico van breuk van microzeef 13 omdat er een te grote drukgradiënt over microzeef 13 komt te staan als zuiger 16 niet op de juiste tijdstippen precies voldoende tegendruk opwekt.

Daarom wordt voor het opwekken van de dwarsstroom bijvoorkeur gebruik gemaakt van hulppomp die dicht op microzeef 13 is aangebracht en 30 die nagenoeg geen netto toe- of afname van de hoeveelheid vloeistof in de 1 0?fifU'7 7 combinatie van het vloeistofkanaal 12a en het overloopkanaal 12b veroorzaakt. Dit wordt gerealiseerd met het hulpkanaal 17a,b waardoor aan één zijde van het oppervlak van microzeef 13 nagenoeg evenveel vloeistof wordt weggepompt als ermee aan een tegenoverliggende zijde van microzeef 5 13 wordt teruggepompt. Dit kan worden gerealiseerd door gebruik te maken van een hulppomp 18 die vloeistof van het ene deel 17a,b van het hulpkanaal 17a,b naar het andere deel van het hulpkanaal 17a,b pompt, of van een peristaltische hulppomp 18 die het volumen van het ène deel 17a,b evenveel verkleint als dat het andere deel 17a,b vergroot.

10 Hoewel de uitvinding is beschreven aan de hand van de uitvoeringsvorm van figuur 1 zal het duidelijk zijn dat de uitvinding niet beperkt is tot deze uitvoeringsvorm. Zo kan in plaats van zuiger 16 natuurlijk gebruik gemaakt worden van allerlei verschillende soorten pompen om tegendruk over de microzeef 13 op te bouwen. Ook is het 15 overloopkanaal 12b niet strikt noodzakelijk. Verder kunnen drukopnemers aangebracht worden rond de microzeef 13 waarmee de pompkracht van de betrokken pompen (of zuigers) geregeld kan worden zodat de druk over microzeef enerzijds wel hoog genoeg wordt opgebouwd om vloeistofstroom respectievelijk barstende blaasjes op te wekken, maar niet zo hoog dat een 20 aanzienlijk risico op breken van de microzeef ontstaat.

Voorts kunnen uiteraard her en der in het vloeistofkanaal 12a, 14 en/of het overloopkanaal 12b opvangen aangebracht worden, bijvoorbeeld voor afgevoerd slijm of andere ongerechtigheden.

i η o η p c

Claims

1. Werkwijze voor het filteren van een vloeistof, waarin materiaal uit de vloeistof gezeefd wordt door de vloeistof in een normale stroomrichting door een zeef te leiden, waarin een slijmlaag op éen stroomopwaarts oppervlak van de zeef gevormd wordt dat stroomopwaarts ligt in de normale 5 stroomrichting en waarin ter reductie van de slijmlaag tijdelijk een tegendruk over de zeef wordt aangebracht tegen de normale stroomrichting in, waarbij tenminste terwijl de tegendruk aangebracht is een dwarsstroom tot stand gebracht wordt parallel aan het stroomopwaartse oppervlak.

2. Werkwijze voor het filteren van een vloeistof volgens conclusie 1, 10 waarin met de tegendruk de slijmlaag boven individuele poriën van de zeef blaasjes worden gevormd en tot barsten gebracht, en flarden van de gebarsten blaasjes door de dwarsstroom meegesleurd worden.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, waarin een opvoeren van een sterkte van de dwarsstroom gesynchroniseerd wordt, met het aanbrengen 15 van de tegendruk, zodat het opvoeren in de tijd nagenoeg direct volgt op met het barsten.

4. Inrichting voor het zeven van een vloeistof, voorzien van • een stromingskanaal; - een zeef in het stromingskanaal; 20 eerste drukgeneratie middelen voor het genereren van een vloeistofstroom door het stromingskanaal en de zeef in een normale stromingsrichting; - tweede drukgeneratie middelen voor het genereren van druk over de zeef tegen een normale stromingsrichting; - dwarsstroomgeneratie middelen voor het genereren van een dwarsstroom 25 parallel aan een stroomopwaarts oppervlak van de zeef dat stroomopwaarts ligt in de normale stroomrichting. i 02065 7

5. Inrichting volgens conclusie 4, voorzien van synchronisatie middelen voor het tijdelijk activeren van de dwarsstroomgeneratie middelen in synchronisatie met de tweede drukgeneratie middelen·

6. Inrichting volgens conclusie 4 of 5, waarin de dwarsstroom 5 generatie middelen een hulpkanaal omvatten met openingen voor in- en uitstroom in het vloeistofkanaal respectievelijk aan onderling tegenoverliggende zijden van het stroomopwaartse oppervlak, en een pomp in het hulpkanaal ingericht om zowel in- en uitstromen door de openingen te genereren bij het aanbrengen van de dwarsstroom, zodat de in en 10 uitstromen onderling nagenoeg gelijk zijn. i; ;> n £ κ ;