NL1029506C2 - Filtreerinrichting. - Google Patents

Description

(

FILTREERINRICHTING

De inrichting heeft betrekking op het filtreren van vloeistoffen. Bekend is een inrichting, die gebruik maakt van een pomp, die te filtreren vloeistof door een filter heen pompt. Het filter bezit een zodanige 5 poriëngrootte, dat uit de vloeistof te verwijderen stoffen, bijvoorbeeld vervuiling, vaste stoffen, zout, of dergelijke, uit de vloeistof worden verwijderd. Het filter kan regelmatig gereinigd worden, bijvoorbeeld door het door het filter heen voeren van vloeistof in 10 tegengestelde richting.

Sommige filters vereisen een hoge druk om effectief te zijn. Een gangbare pomp, bijvoorbeeld een centrifugaalpomp, is daartoe niet altijd in staat. In de handel verkrijgbare verdringerpompen met reciprocerende 15 zuigers hebben het nadeel, dat ze geen constant debiet afgeven, maar een sterk met de tijd variërend debiet, in het bijzonder in vorm van periodieke pulsaties. Hierdoor wordt een vaak kwetsbaar filtermembraan telkens onderworpen aan spanningsstoten, waardoor de levensduur 20 van het membraam beperkt wordt. Een redelijk constante opbrengst wordt verkregen met centrifugaalpompen, maar deze hebben het reeds genoemde nadeel, dat de opgewekte druk voor sommige filtertoepassingen te klein is.

Het is een doel van de uitvinding, een 25 filtreerinrichting te verschaffen, die niet behept is met de beschreven nadelen van de stand der techniek.

Het is een verder doel van de uitvinding, een filtreerinrichting zodanig uit te voeren, dat hij een aanzienlijk hoger rendement bezit dan bekende 30 inrichtingen. Onder "rendement" moet in dit geval worden verstaan de relatie tussen de per tijdseenheid afgegeven 1 0 2 9 5 0 e i 2 > hoeveelheid gefilterde vloeistof en het daarvoor nodige aandrijfvermogen.

Deze en andere doelstellingen worden volgens de uitvinding gerealiseerd met een inrichting voor het 5 filtreren van een vloeistof, welke inrichting omvat: een volumetrische pomp, waarvan het verpompte volume recht evenredig is met de rotatiehoek van de ingaande as, met een toevoer en een afvoer; aandrijfmiddelen, bijvoorbeeld een motor, voor 10 het aandrijven van de pomp; een filtreervat, dat door een filter in een eerste ruimte en een tweede ruimte is verdeeld, welk filtreervat een met de afvoer van de pomp verbonden, aan de eerste ruimte aansluitende toevoer, een aan de eerste 15 ruimte aansluitende eerste afvoer en een aan de tweede ruimte aansluitende tweede afvoer voor gefiltreerde vloeistof bezit; een volumetrische hydromotor met een met de eerste afvoer van het filtreervat verbonden toevoer en 20 een afvoer, welke hydromotor een uitgaande as bezit, waarvan de rotatiehoek recht evenredig is met het volume van de door de hydromotor heen gepompte vloeistof; zodanig, dat de motor, de pomp en de hydromotor altijd hetzelfde toerental bezitten; 25 waarbij het door de pomp bij rotatie van de ingaande as over een zekere rotatiehoek verpompte vloeistofvolume een gekozen bedrag groter is dan het vloeistofvolume dat een rotatie van de uitgaande as van de hydromotor over dezelfde rotatiehoek veroorzaakt, 30 zodanig dat er een vloeistofvolume ter grootte van het genoemde gekozen bedrag bij rotatie over de genoemde rotatiehoek door het filter heen wordt gepompt en de inrichting als gefiltreerde vloeistof via de tweede afvoer verlaat.

35 Zeer eenvoudig kan het filter worden gereinigd met behulp van een inrichting omvattende een aan de leiding tussen de eerste afvoer en de toevoer aangesloten klep met een afvoer voor spoelvloeistof, welke klep 1029506 t 3 tijdens filtreerbedrijf van de inrichting gesloten is en kan worden geopend voor het doorspoelen van de eerste ruimte en het aldus daaruit verwijderen van door het filter tegengehouden stoffen.

5 Een specifieke uitvoering vertoont het kenmerk, dat het filter een microporeus membraan omvat.

Volgens een ander aspect van de uitvinding ; vertoont de uitvinding het kenmerk, dat het filter een | ! HEPA-filter is, waarmee ultrafiltratie kan worden 10 uitgevoerd.

Deze laatste uitvoering kan het kenmerk vertonen, dat de inrichting is ingericht voor het ontzilten van zout water.

Teneinde te zorgen, dat de inrichting, in het 15 bijzonder de pomp, het filter en de hydromotor, niet beschadigd of vervuild kan raken door relatief grote vastestof-deeltjes kan de inrichting de bijzonderheid vertonen, dat stroomopwaarts ten opzichte van de toevoer een tweede filter met een aanzienlijk grotere 20 poriëngrootte dan het eerste filter voor het tegenhouden van vastestof-deeltjes geplaatst is.

In het geval van een relatief klein gewenst debiet en/of de afwezigheid van elektrische stroomvoorzieningen kan de inrichting de bijzonderheid 25 vertonen, dat de aandrijfmiddelen zijn ingericht voor het aandrijven van de inrichting met menselijke spierkracht.

Volgens een belangrijk aspect van de uitvinding wordt de inrichting zodanig uitgevoerd, dat hij omvat: een aan de leiding tussen de eerste afvoer en de toevoer 30 aangesloten drukvat met een op een zodanige plaats aan het drukvat aansluitende toevoer, dat boven de in het drukvat aanwezige vloeistof gevangen lucht niet kan ontsnappen. Daarmee wordt een ongecontroleerd oplopen van de druk als gevolg van de incompressibiliteit van de 35 verpompte vloeistof en een bijbehorende mogelijk excessieve belasting van het filter voorkomen.

Deze variant omvat bij voorkeur een in het drukvat aanwezige druksensor, die een voor de in het 1029506 4 > drukvat representatief signaal aan de besturingseenheid toevoert, welke besturingseenheid het effectieve vermogen bepaalt, waarmee de motor wordt aangedreven, zodanig dat de druk in het drukvat op een door de besturingseenheid 5 bepaalde maximale waarde wordt begrensd, welke maximale waarde overeenkomt met de gewenste waarde van de druk van de te filtreren vloeistof op het filter. In deze variant omvat het systeem een regellus, die in de te filtreren vloeistof aanwezige druk en daarmee de druk op het filter 10 bepaalt. Voor vele toepassingen is de waarde van deze druk cruciaal om de gewenste filtreerresultaten te bereiken.

In het bijzonder kan de laatst beschreven uitvoering zodanig zijn ontworpen, dat de 15 besturingseenheid instelbaar is, zodanig dat de genoemde maximale drukwaarde kan worden ingesteld. Hierdoor is de inrichting niet beperkt tot slechts één specifieke drukwaarde, maar kunnen ook andere, voor andere filters en filtreerprocessen gewenste waarden worden gekozen.

20 Bijvoorbeeld in het geval, waarin de inrichting is ingericht voor het ontzilten van zout water bedraagt de genoemde druk ongeveer 40 bar.

De bijgaande figuur toont in sterk geschematiseerde vorm een uitvoeringsvoorbeeld van de 25 uitvinding.

De inrichting omvat: een volumetrische pomp 2, waarvan het verpompte volume recht evenredig is met de rotatiehoek van de ingaande as 15, met een toevoer 3 en een afvoer 4; aandrijfmiddelen, bijvoorbeeld een motor 30 13, voor het aandrijven van de pomp 2; een filtreervat 5, dat door een filter 6 in een eerste ruimte 7 en een tweede ruimte 8 is verdeeld, welk filtreervat 5 een met de afvoer 4 van de pomp 2 verbonden, aan de eerste ruimte 7 aansluitende toevoer 9, een aan de eerste ruimte 35 aansluitende eerste afvoer en een aan de tweede ruimte aansluitende tweede afvoer 11 voor gefiltreerde vloeistof bezit; een volumetrische hydromotor 12 met een met de eerste afvoer 10 van het filtreervat 5 verbonden toevoer 1029506 5 13 en een afvoer 14, welke hydromotor 12 een uitgaande as 17 bezit, waarvan de rotatiehoek recht evenredig is met het volume van de door de hydromotor 12 heen gepompte vloeistof; zodanig, dat de motor 13, de pomp 2 en de 5 hydromotor 12 altijd hetzelfde toerental bezitten; waarbij het door de pomp 2 bij rotatie van de ingaande as over een zekere rotatiehoek verpompte vloeistofvolume een gekozen bedrag groter is dan het vloeistofvolume dat een rotatie van de uitgaande as van de hydromotor over 10 dezelfde rotatiehoek veroorzaakt, zodanig dat er een vloeistofvolume ter grootte van het genoemde gekozen bedrag bij rotatie over de genoemde rotatiehoek door het filter 6 heen wordt gepompt en de inrichting 1 als gefiltreerde vloeistof via de tweede afvoer 11 verlaat.

15 De afvoer 14 van de hydromotor 12 dient voor het afvoeren van afvalvloeistof.

Het filter 6 kan bijvoorbeeld een microporeus membraam omvatten en aldus geschikt zijn voor het uit de aangevoerde vloeistof verwijderen van deeltjes, 20 schadelijke micro-organismen of bepaalde moleculen, die men door filtratie wenst te verwijderen.

In dit verband kan het filter bijvoorbeeld een HEPA-filter zijn met een zodanig geringe poriëngrootte, dat bijvoorbeeld bacteriën of zelfs grote moleculen uit 25 de vloeistof kunnen worden verwijderd.

Zo kan de inrichting 1 bijvoorbeeld geschikt zijn voor het door osmose via een semi-permeabel membraan ontzilten van zout water.

Een filter 20, dat een toevoer 25 omvat, en 30 stroomopwaarts ten opzichte van de toevoer 3 van de pomp 2 is geplaatst, dient voor het tegenhouden van relatief grote vaste stofdeeltjes en bezit een daaraan aangepaste poriëngrootte, die minimaal een orde van grootte groter is dan de poriëngrootte van het filter 6. Het filter 20 35 bezit een toevoer 21 en een aan de invoer 3 van de pomp 2 aansluitende afvoer 22.

Verder omvat de inrichting een aan de leiding 18 tussen de eerste afvoer 10 en de toevoer 13 1029506 6 aangesloten klep 19 met een afvoer 123 voor spoelvloeistof, welke klep tijdens filtreerbedrijf van de inrichting 1 gesloten is en kan worden geopend voor het doorspoelen van de eerste ruimte 7 en het aldus daaruit 5 verwijderen van door het filter 6 tegengehouden stoffen.

Niet is getekend, dat de motor 13 achterwege kan worden gelaten en de ingaande as 15 door middel van daarvoor geschikte voorzieningen met menselijke spierkracht wordt aangedreven.

10 De aandacht wordt erop gevestigd, dat de aan de tweede afvoer 11 afgegeven gefiltreerde vloeistof een debiet bezit, dat recht evenredig is met het toerental van de ingaande as 15. Op dezelfde wijze is het afgegeven volume van de gefiltreerde vloeistof recht evenredig met 15 de waarde van de uitgevoerde rotatie van de ingaande as 15.

Door de koppeling tussen de motor 13 (of andere aandrijfmiddelen), de pomp 2 en de hydromotor 13, waarvan de rotatiesnelheden zich verhouden als 1 : 1 : 1 en het 20 feit dat de effectieve slagvolumina van respectievelijk de pomp 2 en de hydromotor 12 een gekozen bedrag van elkaar verschillen, waarbij dat van de pomp groter is, resteert er een netto volumestroom aan vloeistof, die de inrichting 1 uitsluitend kan verlaten doordat hij met 25 kracht door het filtermembraan 6 heen wordt geperst en de inrichting 1 verlaat via de tweede afvoer 11.

Aan de leiding 18 tussen de afvoer 10 en de toevoer 13 is een drukvat 23 aangesloten. De toevoer 26 daarvan sluit in deze uitvoering aan de onderzijde aan.

30 Getekend is, dat het drukvat gedeeltelijk is gevuld met vloeistof 27, die samen met het vat aan de bovenzijde compressibele, gecomprimeerde lucht 28 begrenst. Bij het vullen van het vat 23 vindt er een drukverhoging in het vat en daarmee in het hele circuit 7, 18, 23 plaats.

35 Hierdoor treedt er een geleidelijke drukverhoging op en treedt er geen ongecontroleerde drukpuls met een hoge drukwaarde op, hetgeen zou gebeuren wanneer het systeem geheel gevuld is met vloeistof maar het filter 6 nog geen 1029506 7 vloeistof doorlaat. Aldus biedt het drukvat 23 met de daarin gevangen lucht een faciliteit, die zou kunnen worden aangeduid als "startbeveiliging".

In het getekende uitvoeringsvoorbeeld omvat de 5 inrichting verder een in het drukvat 23 aanwezige druksensor 25, die een voor de in het drukvat 23 representatief signaal aan de besturingseenheid 24 toevoert, welke besturingseenheid 24 het effectieve vermogen bepaalt, waarmee de motor 13 wordt aangedreven, 10 zodanig dat de druk in het drukvat 23 op een door de besturingseenheid 24 bepaalde maximale waarde wordt begrensd, welke maximale waarde overeenkomt met de gewenste waarde van de druk van de te filtreren vloeistof op het filter 6. Het regelsysteem, omvattende de 15 druksensor 25, de besturingseenheid 24 en de bijbehorende effectieve bekrachtiging van de motor 13 zorgen verder voor een effectieve beveiliging van de totale inrichting tegen overdruk. Zodra een druk boven een bepaalde waarde of een dreigend overschrijden van die waarde wordt 20 gedetecteerd, wordt het aan de motor 13 toegevoerde effectieve elektrische vermogen gereduceerd, waardoor de druk daalt of slechts langzaam toeneemt. Men kan zeggen, dat in ieder geval de snelheid waarmee de druk toeneemt kleiner wordt.

25 De aandacht wordt erop gevestigd, dat de hydromotor 12 effectief is voor energieterugwinning, immers de in de vloeistof in de leiding 18 heersende druk als gevolg van het dwingend opgelegde debiet wordt aangewend voor het aandrijven van de hydromotor en de 30 uitgaande as daarvan drijft de pomp 2 voor een deel aan. !

Vanzelfsprekend wordt de totaal te gebruiken energie geleverd door de motor 13. De hydromotor 12 dient voor het terugwinnen van een deel van de anders verloren gaande energie en tevens om door de volumetrische 35 verhoudingen van de pomp 2 en de hydromotor 12 met een uitsluitend van het toerental-afhankelijk debiet door het filtermembraan 6 heen voeren van vloeistof.

De inrichting 1 volgens de uitvinding maakt het 1029506 » 8 met zeer eenvoudige middelen mogelijk om een vervuilde vloeistof tegen zeer geringe energiekosten respectievelijk met een relatief geringe menselijke spierkracht effectief te filtreren.

5 Ten slotte wordt de aandacht erop gevestigd, dat een pomp 2 en een hydromotor 12 die zeer geschikt zijn om te worden toegepast in de inrichting volgens de uitvinding, zijn omschreven in aanvragers niet-voorgepubliceerde Nederlandse octrooiaanvrage NL-1026320 10 en zijn daarop gebaseerde PCT-aanvrage NL/2005/000398.

★ ic ★ ie je ! i 1029506

Claims (11)

1. Inrichting (1) voor het filtreren van een vloeistof, welke inrichting omvat: een volumetrische pomp (2) , waarvan het verpompte volume recht evenredig is met de rotatiehoek 5 van de .ingaande as (15), met een toevoer (3) en een afvoer (4) ; aandrijfmiddelen, bijvoorbeeld een motor (13), voor het aandrijven van de pomp (2); een filtreervat (5), dat door een filter (6) in 10 een eerste ruimte (7) en een tweede ruimte (8) is verdeeld, welk filtreervat (5) een met de afvoer (4) van de pomp (2) verbonden, aan de eerste ruimte (7) aansluitende toevoer (9), een aan de eerste ruimte aansluitende eerste afvoer en een aan de tweede ruimte 15 aansluitende tweede afvoer (11) voor gefiltreerde vloeistof bezit; een volumetrische hydromotor (12) met een met de eerste afvoer (10) van het filtreervat (5) verbonden toevoer (13) en een afvoer (14), welke hydromotor (12) 20 een uitgaande as (17) bezit, waarvan de rotatiehoek recht evenredig is met het volume van de door de hydromotor (12) heen gepompte vloeistof; zodanig, dat de motor (13), de pomp (2) en de hydromotor (12) altijd hetzelfde toerental bezitten; 25 waarbij het door de pomp (2) bij rotatie van de ingaande as over een zekere rotatiehoek verpompte vloeistofvolume een gekozen bedrag groter is dan het vloeistofvolume dat een rotatie van de uitgaande as van de hydromotor over dezelfde rotatiehoek veroorzaakt, 30 zodanig dat er een vloeistofvolume ter grootte van het genoemde gekozen bedrag bij rotatie over de genoemde 1 029506 < rotatiehoek door het filter (6) heen wordt gepompt en de inrichting (1) als gefiltreerde vloeistof via de tweede afvoer (11) verlaat.

2. Inrichting (1) volgens conclusie 1, omvattende een aan de leiding (18) tussen de eerste afvoer (10) en de toevoer (13) aangesloten klep (19) met een afvoer (23) voor spoelvloeistof, welke klep tijdens filtreerbedrijf van de inrichting (1) gesloten is en kan 10 worden geopend voor het doorspoelen van de eerste ruimte (7) en het aldus daaruit verwijderen van door het filter (6) tegengehouden stoffen.

3. Inrichting (1) volgens conclusie 1, waarin 15 het filter (6) een microporeus membraan omvat.

4. Inrichting (1) volgens conclusie 1, waarin het filter (6) een HEPA-filter is, waarmee ultrafiltratie kan worden uitgevoerd. 20

5. Inrichting (1) volgens conclusie 4, waarin de inrichting (1) is ingericht voor het ontzilten van zout water.

6. Inrichting (1) volgens conclusie 1, waarin stroomopwaarts ten opzichte van de toevoer (3) een tweede filter (20) met een aanzienlijk grotere poriëngrootte dan het eerste filter (6) voor het tegenhouden van vastestof-deeltjes geplaatst is. 30

7. Inrichting (1) volgens conclusie 1, waarin de aandrijfmiddelen zijn ingericht voor het aandrijven van de inrichting (1) met menselijke spierkracht.

8. Inrichting (1) volgens conclusie 1, omvattende een aan de leiding (18) tussen de eerste afvoer (10) en de toevoer (13) aangesloten drukvat met een op een zodanige plaats aan het drukvat (23) 1029506 * J aansluitende toevoer (26), dat boven de in het drukvat (23) aanwezige vloeistof gevangen lucht niet kan ontsnappen.

9. Inrichting volgens conclusie 8, omvattende een in het drukvat (23) aanwezige druksensor (25), die een voor de in het drukvat (23) representatief signaal aan de besturingseenheid (24) toevoert, welke besturingseenheid (24) het effectieve vermogen bepaalt, 10 waarmee de motor (13) wordt aangedreven, zodanig dat de druk in het drukvat (23) op een door de besturingseenheid (24) bepaalde maximale waarde wordt begrensd, welke maximale waarde overeenkomt met de gewenste waarde van de druk van de te filtreren vloeistof op het filter (6). 15

10. Inrichting volgens conclusie 9, waarin de besturingseenheid (24) instelbaar is, zodanig dat de genoemde maximale drukwaarde kan worden ingesteld.

11. Inrichting volgens conclusie 5 en 9, waarin de genoemde druk ongeveer 40 bar bedraagt. ie k k ie k 25 1 029506