NL7915008A - Niet bezwijkend gegolfd filterelement. - Google Patents

Description

cV

N.O. 28.179 -1-

Niet bezwijkend gegolfd filterelement.

Gegolfde filterelementen voor toepassing in met hoge druk werkende fluidumstelsels moeten noodzakelijkerwijze een voldoende structurele sterkte bezitten om hoge fluidumverschildrukken over het filterelement te weerstaan. Omdat er tijdens het gebruik door een 5 filterelement verontreinigingen worden verzameld zal de verschil-druk over hdt filterelement toenemen met als gevolg, dat voor het einde van de levensduur van het filter de gegolfde gevouwen gedeelten kunnen bezwijken of zelfs kunnen scheuren als gevolg van de daarop werkende hoge verschildruk.

10 Dit probleem speelt een bijzonder sterke rol wanneer filters worden vervaardigd uit dunnen filtermaterialen met extreem kleine poriënafmetingen. Het is erg moeilijk om filterelementen met kleine poriën te vervaardigen uit sterke materialen. Als het filterelement wordt vervaardigd uit vezelachtig materiaal dan moeten voor het 15 verkrijgen van kleine poriën vezels met kleine diameter worden gebruikt en dergelijke vezels zijn natuurlijk inherent zwakker dan dikke vezels. Dikke vezels kunnen worden gebruikt indien de poriënruimten tussen de filters op de een of ander wijze worden gereduceerd, maar dergelijke materialen hebben vanwege de grotere afme-20 tingen van de vezels noodzakelijkerwijze een kleiner open poriën-gebied of poriënvolume, en als gevolg daarvan ontstaat er over zo'n filter een hogere verschildruk dan over filters met een hoger poriënvolume. Het is dus uit practische overwegingen niet mogelijk om een sterk filterelement met zeer kleine poriën-afmetingen te vervaardi-25 gen vanwege het verlies aan open poriënvolume.

De structureel noodzakelijke ondersteuning voor het ondersteunen van zwak laagvormig filtermateriaal kan worden verschaft in de vorm van inwendige kernen en interne en externe hoekbekledingen.

Een bekleding met geperforeerd materiaal is erg moeilijk in gegolf-50 de vorm te vervaardigen en alhoewel dergelijk'materiaal het scheuren van het filterelement zal voorkomen, zal dit materiaal niet het bezwijken van de gegolfde gevouwen delen voorkomen waardoor natuurlijk de filtercapaciteit direct afneemt en het drukverschil toeneemt.

55 Er zijn reeds inrichtingen ontwikkeld voor het op afstand hou den van de gegolfde gevouwen elementen van een gegolfd buisvormig filter. Het Amerikaanse octrooischrift 2.988.227 beschrijft een inrichting met gegolfde gevouwen delen met een schroefveer die ge- 78150Q8 -2- ·/ wonden is rond de buis waarbij de spiraaldelen van de buis ingrijpen in de aangrenzende vouwen van het filter. De veer verloopt echter niet van het ene einde naar het andere einde van de gevouwen gegolfde delen en doet alleen dienst voor het op afstand houden van de golvin-5 gen en niet voor het ondersteunen van de golvingen. Deze inrichting zal dan ook het bezwijken van het filterelement onder een hoge ver-schildruk in de ene of de andere stroomrichting niet voorkomen.

Het Amerikaanse octrooischrift 3·057·481 beschrijft een filter-element met een hogere sterkte en stevigheid en een hoge verontrei-10 nigingsoapaciteit door combinatie van een fijn filterscherm met een grover steunscherm welke combinatie is geplooid of gegolfd. De gegolfde samenstelling wordt na assemblage ingevoerd in een sinter-oven teneinde de draden van elk scherm door sintering te binden zodat de aangrenzende schermen van deze "sandwich"-constructie en de ge-15 golfde oppervlakken die met elkaar in contact staan een integrale eenheid vormen met hoge sterkte in alle richtingen. Volgens een uitvoeringsvorm uit dit Amerikaanse octrooischrift is het filterscherm in sandwich-vorm aangebracht tussen twee steunschermen teneinde een maximale structurele sterkte te verkrijgen.

20 Een verdere uitvoeringsvorm maakt gebruik van één enkel steun scherm met aangrenzende vlakken verbonden met elke golving teneinde een vermindering van de fluïdum- en stromingsweerstand te verkrijgen terwijl in een derde uitvoeringsvorm de aangrenzende vlakken van zo-el het steunscherm als het filterscherm bij iedere golving door mid-25 del van sintering zijn verbonden. Pilterelementen die op deze wijze zijn geconstrueerd bieden een effectief filteroppervlak aan een fluïdum, dat 3-50-maal groter is dan het effectieve filteroppervlak van het uitgangsmateriaal. Teneinde de stevigheid van een op de bovenstaande wijze vervaardigd filterelement verder te vergroten kan, in-30 dien gewenst, druk worden uitgeoefend op de gegolfde samenstelling na het sinteren in een richting loodrecht op de golvingsvlakken teneinde de ;Scnermoppervlakken intensiever met elkaar in contact te brengen. Na deze compressie wordt de eenheid opnieuw gesinterd teneinde de hechtheid van de bindingen te vergroten en als gevolg daar-35 van de sterkte onder een rechte hoek ten opzichte van de golvingen te vergroten. Ook kan elk van de schermen afzonderlijk worden gesinterd voor assemblage van de sandwich-constructie en bovendien kan de sandwich-constructie door middel van sintering worden gebonden voordat de golving wordt aangebracht als bijdrage in het handhaven van een uniforme poriënafmeting van het filterscherm gedurende de 7915008 -3- assemblage.

Deze procedure is echter alleen practisch voor filterlagen vervaardigd uit metaalvezels die door middel van een sinterbindprocédé bij de golvingen bewerkt kunnen worden.

5 Het Amerikaanse octrooischrift 3-165.473 beschrijft een gegolfd geperforeerd metallisch materiaal waaraan een metallische dwarsstrip is gehecht op zodanige wijze dat vervorming van het filtermateriaal onder bedrijfsomstandigheden wordt voorkomen. Ook daarvoor is metallisch plaatmateriaal nodig en de dwarsstrip verloopt niet over het 10 gehele oppervlak van de filterplaat, zodat plaatmateriaal met een zekere inherente sterkte noodzakelijk is, dat alleen nog versterkt moet worden en dit principe kan niet worden toegepast op plaatmateriaal dat geen structurele inherente sterkte bezit of ten minste structureel voldoende sterk is om de erop inwerkende hoge fluidum-15 verschilkrachten te weerstaan.

Het Amerikaanse octrocischrift 3-807· 150 beschrijft een cilindrisch gegolfde filterstructuur, waarin de plooien op afstand van elkaar worden gehouden door separatorelementen 9> bestaande uit langgerekte strippen van lichtmetaal zoals aluminium en voorzien van 20 dwarsgolvingen 10 ( zie fig. 3). In plaats van metalen strippen kunnen ook houten separators of plastic separators worden gebruikt. De-z e dienen echter duidelijk alleen als afstandselementen en niet als steunelementen waarmee het buitenwaarts openspringen van de filter-golvingen onder terugstroming wordt voorkomen.

25 Volgens de uitvinding wordt nu een gegolfd buisvormig filter- element verschaft dat bestendig is tegen bezwijken van de golvingen onder een hoge verschildruk alhoewel het gevormd is uit plaatvormig filtermateriaal dat wel zou bezwijken, opgebouwd uit een combinatie van plaatvormig filtermateriaal aan beide zijden ingesloten door 30 een meer open geperforeerd plaatmateriaal gevormd tot een gesloten gegolfde configuratie met axiale gegolfde gevouwen delen gerangschikt in groepen met de aangrenzende zijoppervlakken in steunend contact met elkaar waarbij tussen deze groepen vaste wigvormige steunelementen axiaal ten opzichte van de gevouwen gegolfde delen van het 35 ene einde naar het andere einde van het element verlopen, waarbij de zijvlakken ervan in steunend contact staan met de buitenzijopper-vlakken van de eindvouwen van elke groep, zodanig dat de tussenruimten tussen de eindvouwen van de aangrenzende groepen in hoofdzaak worden opgevuld terwijl een laterale beweging van de vouwen van elke 40 groep in de in hoofdzaak parallelle rij wordt voorkomen terwijl ver- 7915008 -4- der een geperforeerd steunplaat aangebracht is inwendig en uitwendig van het plaatvormige filtermateriaal in steunend contact met de aangrenzende vouwuiteinden dienst doende voor het vasthouden van de wigvormige steunelementen en de vouwen als blokkering van een binnen-• 5 waartse of buitenwaartse beweging.

In een dergelijke structuur kunnen zwakke niet metallische plaatvormige of velvormige filtermaterialen zoals plastic folies, vellen papier en de meerlaags microporeuze plaatvormige of velvormige filtermaterialen worden toegepast zoals beschreven in de Amerikaanse oc-10 trooischriften 3-158..532, 3-238-056, 3.246.767, 3-353-682, 3-573-158, 3-407-252 en 3-59^-010. De uitvinding kan in het bijzonder worden toegepast met zwakke plaatvormige of velvormige filtermaterialen met een maximale poriënafmeting onder de 5 micron en in het bijzonder onder de 0,5 micron, zoals worden toegepast voor het filtreren van 15 bacteriën en andere gevaarlijke micro-organismen.

Dergelijke plaatvormige of velvormige filtermaterialen moeten een absolute garantie bieden tegen het mogelijk bezwijken of scheuren wanneer de filterelementen worden belast door verontreinigingen en de gegolfde buisvormige filterelementen volgens de uitvinding voldoen 20 aan deze vereisten omdat in de meeste gevallen het bezwijken onder een hoger verschildruk in de ene of de andere stromingsrichting absoluut onmogelijk is indien zowel de inwendige als de uitwendige steunplaten aanwezig zijn. Indien slechts één steunplaat aanwezig is dan is het element natuurlijk alleen bestendig tegen bezwijken 25 wanneer de stroming gericht is in de richting van dit steunelement.

De wigvormige steunelementen en de geperforeerde plaatvormige steunelementen behoeven niet aan de gegolfde gevouwen delen te worden bevestigd, maar kunnen, indien gewenst natuurlijk wel worden bevestigd. Als de passing tussen de wigvormige steunelementen en 30 de aangrenzende gevouwen gegolfde delen nauwsluitend is, of indien het zelfs gaat om een perspassing, dan worden de wigvormige steunelementen op hun plaats gehouden door de wrijvingskrachten. De wigvormige steunelementen kunnen eveneens op hun plaats worden gehouden door eindkappen waarmee de open uiteinden van de gegolfde filter-35 buis worden afgesloten. Omdat de wigvormige steunelementen uit vaste stof zijn vervaardigd en niet door de filterplaat of filtervellen verlopen is er natuurlijk geen mogelijkheid van lek bij deze steunelementen. Indien echter gewenst kunnen de wigvormige steunelementen en de steunplaten aan elkaar en aan het filtermateriaal worden ge-40 hecht onder gebruik making van een hechtmiddel of, indien het vel- 79 1 5 0 0 8 5 <.

vormige of plaatvormige filtermateriaal en de wigvormige steunelementen en de steunplaten zijn vervaardigd uit een thermoplastisch materiaal dan kan deze hechting tot stand komen door middel van hitte en druk of onder gebruikmaking 5 van een oplosmiddel. Dergelijke hechtwerkwijzen zijn bekend en vormen op zichzelf geen deel van de hier beschreven uitvinding.

Het is niet noodzakelijk dat de wigvormige steunelementen worden aangebracht tussen elke gegolfde vouw omdat 10 daardoor op onnodige wijze het aantal wigvormige steunelementen toeneemt en in zekere mate ook de stroming door het filter wordt geblokkeerd. Het is voldoende indien de gegolfde gevouwen gedeelten worden gebundeld tot groepen van bijvoorbeeld twee tot vijftien golvingen, waarbij de wigvormige 15 steunelementen worden aangebracht tussen deze groepen en het aantal gevouwen gegolfde delen in elke groep kan variëren afhankelijk van het totaal aantal gevouwen of gegolfde delen en van de diameter van het buisvormige filterelement. Er moet een voldoende aantal gevouwen delen worden samenge-20 vat in een groef om een ruwweg driehoekige of polygone tussenruimte open te laten waarvan de breedte varieert tussen ongeveer 0,5 mm en 2 cm bij de grootste afmeting ervan, dat wil zeggen langs de buitenrand ervan, ^et is echter niet noodzakelijk dat het wigvormige steunelement zelf enige 25 structurele sterkte bezit, het is alleen voldoende indien het in hoofdzaak niet samendrukbaar is, omdat het axiaal in de gevouwen delen wordt aangebracht, de tussenruimte tussen de gevouwen delen compleet vult en derhalve een laterale beweging van de gevouwen delen voorkomt eenvoudig om-50 dat het wigvormige steunelement niet samendrukbaar is.

Als de grootste breedte afmeting uitstijgt tot boven % tot 10% van de buitendiameter van het filterelement en indien de verschildruk van binnenzijde naar buitenzijde groot is dan kunnen extra geperforeerde inzetelementen worden ge-35 bruikt elk bestaande uit een sectie van een cirkelsegment, waarvan de koorde een lengte heeft gelijk aan de breedte van de groep ook kan de buitenkooi een stijve veelvlakvorm hebben.

De wigvormige steunelementen kunnen worden vervaar- 4-0 digd uit elk geschikt materiaal zoals metalen, bijvoorbeeld 7915008 6 koper, aluminium, ijzer, zilver, staal, nikkel, chroom en verschillende.metaallegeringen zoals monel, hastelloy C, de legering N-155, roestvrij staal, nikkel en chroomlege-ringen, ijzerhoudende legeringen, geelkoper en brons. Ook 5 plastic materialen kunnen irden gebruikt zoals polyetheen, polypropeen, polyisobuteen, polyamiden, polystyreen, poly-cabonaten, polyesters, fenolformaldehide, ureumformaldehide, polyoxymethyleen, polyvinylchloride, polyvinylideenchloride, polytetrafluorethyleen en polymeren ervan.

10 Teneinde het velvormige of plaatvormige filtermateri- aal in zijn vorm te houden, in het bijzonder in zijn gegolfde vorm te houden, in het bijzonder wanneer het bij het f litermat eriaal gaat om een filtermembraan, verdient het de voorkeur om een poreuze externe ondersteuning toe te passen aan 15 beide zijden van het filtermateriaal bij voorkeur vlak naast of in contact met het filtermateriaal zowel aan de boven-stroomse zijde als aan de benedenstroomse zijde. Het steun-materiaal is stijver dan het filtermateriaal en bij voorkeur flexibel en eveneens bij voorkeur vervaardigd uit plastic, 20 zodat het aan dezelfde eindkap in het filterelement kan worden gehecht. Ben voorkeurmateriaal voor deze ondersteuning is het zogenaamde Vexar-rastermateriaal (geëxtrudeerd polypropeen netwerk). Elk geperforeerd plaatmateriaal of velmateriaal met een van kuiltjes of rimpels voorzien mate-25 riaal of een gestikt materiaal kan worden gebruikt. Voorbeelden daarvan zijn vellen of platen uit popypropeen, polyethyleen, polyvinylideen chloride, polyvinylchloride en andere plastic materialen die over het algemeen worden gebruikt voor eindkappen kunnen worden toegepast met een 30 dergelijk ongelijk oppervlak teneinde een doorstroming mogelijk te maken en blokkering van de filterlagen door de steun-lagen te voorkomen.

De inwendige en/of uitwendige ondersteuningen van de filtercylinder zoals de steunplaten, die in het geval van de 35 inwendige ondersteuning ook de vorm van een steunkern kun-nen aannemen, worden vervaardigd uit geschikte geperforeerde materialen. Alhoewel de ondersteuning bij voorkeur stijf moet zijn kan ze een zekere mate van flexibiliteit bezitten vooropgesteld dat ze in hoofdzaak niet rekbaar is zodat ze 4° onder een fluïdum verschildruk niet uit vorm wordt gedrukt.

7915008 7 ^et materiaal van de ondersteuning kan elk van de bovengenoemde metallische-of plastic materialen zijn in de vorm van een poreuze ondersteuning voor de filterlagen of in de vorm van wigvormige steunelementen.

5 Indien zowel de wigvormige steunelementen als de steun- lagen en/'of de kern bestaan uit thermoplastisch smeltcom-patibel materiaal dan kunnen ze aan elkaar worden gehecht door toepassing van warmte of druk of door gebruikmaking van een oplosmiddel. De wigvormige steunelementen, de 10 steunplaten en de kernen van hetzelfde plastic materiaal, zoals bijvoorbeeld polyetheen, polypropeen of polyamide lunnen aan elkaar worden gehecht zodat een integraal geheel ontstaat waarmee de gegolfde gevouwen filterdelen permanent in een ondersteunende relatie worden gehandhaafd.

15 De gegolfde buisvormige filterelementen volgens de uit vinding kunnen eenvoudig worden vervaardigd door het golven van het velvormige of plaatvormige filtermateriaal dat aan beide zijden wordt ingesloten door het meer open of grover geperforeerde velvormige of plaatvormige steunmateriaal 20 op een gebruikelijke wijze, waarna de meerlaags samenstelling uit filtermateriaal en geperforeerd materiaal wordt gevouwen tot een gesloten configuratie zoals een buis of cylinder of een andere gesloten configuratie met bijvoorbeeld een elyptische doorsnede of een polygon of een ande-25 re doorsnedevorm. De vouwen worden vervolgens tot groepen gebundeld en de wigvormige steunelementen worden axiaal tussen deze groepen van vouwen geplaatst waarna de op deze wijze verkregen samenstelling over een inwendige kern wordt aangebracht of binnen een uitwendige ondersteuning wordt 30 geplaatst of beiden. Hoe vaster de passing, hoe sterker het element. Onder sommige omstandigheden verdient het de voorkeur om door middel van warmte een externe ondersteuning op het element te krimpen.

Vervolgens kunnen op de open uiteinden van de resul-35 terende filterbuis eindkappen worden aangebracht indien gewenst. De eindkappen kunnen aan de externe en interne steunelementen en aan de wigvormige elementen en eveneens aan de filterlagen worden gehecht gebruikmakend van een conventioneel hechtmiddel of inbedmiddel.

4-0 De eindkappen bestaan bij voorkeur uit plastic materiaal.

7915008 8

De eindkappen kunnen aan tiet filtermateriaal worden gehecht gebruikmakend van een inbedmiddel of een lijm- of hechtmi-ddel van conventioneel type. Om een bacteriëndichte afdichting te verzekeren verdient het de voorkeur om de eind-5 kappen aan het filtermateriaal vast te smelten en daarvoor verdient het toepassing van een thermoplastische hars, bijvoorbeeld een polyolefin zoals polyethyleen of polypropeen de voorkeur. Andere plastic materialen die gebruikt kunnen worden voor de eindkappen zijn polyamiden, polyvinylchloride, 10 polyvinylideenchloride, polycarbonaten zoals teflon, poly-tetrafluorethyleen en Kel-F, polytrifluorochloroethyleen, maar dezen zijn moeilijk te hechten of te binden.

Thermoplastische eindkappen kunnen aan de buis worden gehecht volgens de smeltbindtechniek beschreven in het 15 Amerikaanse octrooischrift 3*4-57· 339. Het binnenoppervlak van de thermoplastische eindkap wordt over 10 tot 90% van de aan de filterbuis te hechten eindkap vloeibaar gemaakt terwijl het buitenoppervlak van de thermoplastische eindkap wordt gekoeld op een temperatuur onder het·verwekingspunt 20 zodat de buitenzijde van de eindkap in vaste toestand wordt gehandhaafd. Alle uiteinden aan een zijde van het filtermateriaal worden zodoende ingebed in de vloeibare zijde van de eindkap zodat een lekdichte afsluiting wordt gevormd en er een geïntegreerde filterelementstructuur ontstaat na 25 uitharding van het thermoplastische materiaal. De vloeibaar gemaakte thermoplast dingt door tot in de porieën aan de uiteinden van het filtermateriaal.

De procedure kan worden herhaald voor bevestiging van de eindkap aan de andere zijde van het filterelement.

30 De werkwijze volgens de uitvinding kan worden toege past op filterelementen vervaardigd uit willekeurige dunne of zwakke plaatvormige of velvormige filtermaterialen die tegen bezwijking van de golvingen moeten worden ondersteund en waarvan de porieën van oppervlak naar oppervlak verlopen. 35 Twee of meer lagen met dezelfde of variërende poreusiteit kunnen in nauwe aanligging worden toegepast of zelfs aan elkaar worden gehecht maar ook op afstand van elkaar met behulp van geschikte afstandslagen worden gebruikt. Papier, indien gewenst geïmpregneerd met hars (bijvoorbeeld met 4-0 polypropeen) verdient als filtermateriaal de voorkeur. De 7915008 9 uitvinding kan worden toegepast op vellen papier en soortgelijke velvormige materialen gevormd uit ieder vezeltype, niet alleen uit cellulozevezels maar ook uit synthetische thermoplasten en niet thermoplastische harsvezels en vezels 5 van andere celluloze derivaten met inbegrip van bijvoorbeeld vezels uit polyvinylchloride, polyethyleen, polypropeen, polyvinylideenchloride, polyamide, polyacrylonitril, polyester, celluloseacetaat, celluloseacetaatpropionaat, visceuze rayonvezels, cupramonium rayonvezels, zeine en 10 de alginaten, glas, asbest, kaliumtitanaat, minerale wol, rubber, caseine, hennep, jute, linnen, katoen, zijde, wol en mohair. Naast papier kunnen ook textiele vliezen en al dan niet geweven vezellagen van allerlei type worden gebruikt zoals vilt, matten en vlokken uit vezelmajserialen van wille-15 keurig een der bovengenoemde soorten,

He uitvinding kan in het bijzonder worden toegepast op membraanvormige filtermedia, al dan niet ondersteund, zoals membranen uit polyamide, cellulosederivaten, polysulfon, polyester, polyimide en polycarbonaat.

20 De plaatvormige of laagvormige filtermaterialen waar uit de filterelementen volgens de uitvinding zijn vervaardigd kunnen indien gewenst worden geïmpregneerd met een synthetische hars of cellulosederivaat teneinde de sterkte en de slijtvastheid in verband met het te filteren fluïdum te ver-25 groten. Het impregneermiddel kan ieder willekeurig materiaal zijn dat geschikt is voor het impregneren van papier of textiele materialen. Dergelijke materialen zijn uit de papier- en textielindustrie bekend. De impregneermiddelen kunnen in vliebare vorm worden toegepast en kunnen geschikt 30 zijn om door middel van polymerisatie, crossverbindingen of iets dergelijks een vaste vorm aan te nemen. Ze kunnen ook in vaste vorm worden toegepast en op de basis worden aangebracht vanuit een oplossing in een inert oplosmiddel, of vanuit een smelt. Representatieve impregneerharsen zijn 35 fenolformadehideharsen, ureumformaldehideharsen, melamine-formaldehideharsen, polyesterharsen en polyepoxyharsen.

De werkwijze volgens de uitvinding kan in het bijzonder worden toegepast op microporeuze filterelementen. Micro-poreuzefilterelementen kunnen gedefinieerd worden als ele-40 menten met een gemiddelde porieën afmeting kleiner dan 7915008 10 ongeveer 5 micron en bij voorkeur een gemiddelde poriënafmeting kleiner dan ongeveer 0,5 micron. Er is geen effectieve ondergens aan de porienafmeting van een microporeus filter met uitzondering van de grens die wordt gesteld door een 5 bovenmatige druk die nodig zou zijn om het water door het filter te persen bij een ondoelmatig lage doorstroomsnelheid en een snel verstopt raken. Het is bij praktische toepassingen gebleken dat microporeuze filters met een gemiddelde poriënafmeting van 0,02 micron en zelfs lager op de wijze van de uitvinding kunnen worden ingekapseld.

De diepte of dikte van het microporeuze vezelachtige filter is niet kritisch. Een dik filter werkt efficient maar mag niet leiden tot een te sterke drukval.

Plaatvormige of bladvormige membraanfiltermaterialen zijn in het bijzonder dun en zwak en worden op adequate wijze ondersteund in de filterelementen volgens de uitvinding. Plaatvormige of laagvormige filtermembranen kunnen worden vervaardigd uit celluloseacetaat, polyamide, polysulfon, polyvinylchloride, polyester, polyvinylideenchloride, 20 celluloseacetaatpropionaat, polyethyleen en polypropeen, welke materialen in het bijzonder geschikt zijn.

Andere typen microporeuze filters zijn gebaseerd op een poreuze basis zoals met relatief grote poriën op het oppervlak waarvan of waarin materiaal in de vorm van deelt-25 jes wordt neergeslagen in een hoeveelheid voldoende om de gemiddelde diameter ervan te verminderen tot onder de 1 micron terwijl een leeg volume in het microporeuze gedeelte wordt gehandhaafd vapkeer dan 75%» een en ander zoals bijvoorbeeld beschreven in de Amerikaanse octrooischriften 50 3.258.056 en 3.246.767. Het deeltjesvormige materiaal, dat bijvoorbeeld kan bestaan uit vezels of een fijn gestructureerd granulaat, wordt gesuuspendeerd in een fluïdum en van daaruit neergeslagen op het oppervlak van het poreuze basismateriaal. Het deeltjesvormige materiaal kan bestaan 55 uit deeltjes van allemaal dezelfde afmeting en type of deeltjes van twee of meer afmetingen en typen, allen gesuspendeerd in een fluïdumstelsel. De gewenste reductie van de poriëndiameter van het basismateriaal wordt verkregen door het variëren van de afmetingen en de hoeveelheid ^0 van het deeltjesvormige neergeslagen materiaal, het mengen 2915008 11 van verschillende afmetingen op verschillende punten, een en ander in overeenstemming met de wens.

De eindkappen kunnen iedere gewenste vorm hebben aangepast aan de eisen die de filterbuis en de filtersamen-5 stelling stellen. Over het algemeen zal tenminste een van de eindkappen voorzien zijn van een opening voor afvoer van het gefilterde fluïdum uit of toevoer van het niet gefilterde fluïdum aan het inwendige van de structuur. In de meeste gevallen zullen beide eindkappen voorzien zijn van j 10 een opening, in het bijzonder wanneer een aantal van dergelijke filterelementen met elkaar wordt gekoppeld in de vorm van een lange buis.

De uitvinding kan in het bijzonder worden toegepast bij filter element en waarin het filtermateriaal de zijkant af-15 dichtingen en de eindkappen zijn vervaardigd uit hetzelfde thermoplastische materiaal , welk materiaal voldoet aan de eisen die voor de eindkappen en voor de zijkant afdichtingen in het bovenstaande zijn gesteld. Als al deze componenten uit hetzelfde materiaal zijn vervaardigd dan is de afdichting 20 tussen de eindkap, de zijelementen en de randen van het filter bijzonder sterk en hebben alle componenten van het filterelement dezelfde corrosiebestendigheid en dezelfde weerstand tegen vervuiling. Een filterelement dat geheel uit een materiaal is vervaardigd is bestand tegen de invloed 25 van een reeks van reagentia voor dat materiaal en kan derhalve op een breder terrein worden toegepast dan een filterelement met twee componenten, omdat daarbij de reeks van reagentia die invloed kunnen uitoefenen op dit filterelement sterk toeneemt.

30 De band of ribbe van hechtmiddel kan bestaan uit iedere synthetische hars of cellulose derivaatfilm van voldoende dikte en sterkte om zelf-onderhoudend te zijn. De dikte moet voldoende zijn voor het plaatvormige of velvormige filtermateriaal. Een materiaal met een ruw oppervlak vereist een 35 dikkere band dan een materiaal met een glad oppervlak. Over het algemeen zal een film met een dikte van 0,25 tot 5 mm in dikte voldoende zijn.

Kenmerkende materialen zijn polyvinylchloride, poly-vinylideenchloride, polyacrylonitril, polyetheen, polypro-40 peen, rubber, de polymeren van terefthalaatzuur en ethyleen- 79 1 5 0 ot

V

12 glycol, polyamiden, celluloseacetaat, ethylcellulose, polyesters, polyepoxy, polystyreen, polyisobutyleen, ureumformaldehide, fenolformaldehide, melamideformaldebide, polytetrafluorethyleen en polytrifluorchloorethyleenharsen.

5 Een thermoplastisch of drukgevoelig hechtmiddel kan aanhechten aan de naast elkaar liggende vel- of plaatopper-vlakken onder gebruikmaking van warmte en druk. Een thermo hardende hars zoals fenolformaldehide, ureumformaldehide en polyepoxyharsen kunnen worden gebruikt in een niet vol-10 tooid polymerisatiestadium waarin ze nog steeds thermoplastisch of drukgevoelig zijn en omgevormd worden in een thermohardens niet thermoplastisch stadium van polymerisatie onder toepassing van warmte en druk teneinde een lek-dichte en permanente afdichting te verkrijgen.

Ί5 In het geval dat het plaatvormige of velvormige fil- termateriaal wordt geïmpregneerd met een impregneerhars door het bereiken van een grotere sterkte en de hars niet volledig gepolymeriseerd is kan de impregneerbehandeling met de hars en het opbrengen van de hechthars op simultane 20 wijze worden uitgevoerd. Het filtermateriaal kan in een oven of iets dergelijks worden onderworpen aan een warmtebehandeling na formering van de zijafdichting teneinde de behandeling met het impregneermiddel en het hechtmiddel te voltooien.

25 In de figuren wordt een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding getoond.

Figuur 1 toont een bovenaanzicht, gedeeltelijk in doorsnede van een gegolfd buisvormig filterelement volgens de uitvinding voordat de eindkap wordt aangebracht, waarbij in 30 het bijzonder de onderlinge relaties tussen de wigvormige steunelementen en de inwendige en uitwendige steunelementen van het gegolfde plaatvormige of velvormige filtermateriaal zichtbaar zijn.

Figuur 1A toont een vergroot deelaanzicht van figuur 1. 35 Figuur 2 toont een zijaanzicht van het gegolfde buis vormige filterelement uit figuur 1.

Figuur 3 toont een deelaanzicht van het gegolfde buisvormige filterelement uit figuur 1 na het aanbrengen van de eindkappen, waarbij in het bijzonder een eindkap en een deel 40 van een aangrenzende buisvormige filterelement zijn getoond.

7915008 13 Ëet filterelement uit de figuren 1 tot en met 3 is voorzien van een enkele laag van microporeus velvormig filterpapier 2 met een maximale poriënafmeting van 5 micron en een gemiddelde poriënafmeting van 0,5 micron, in-5 gesloten tussen twee geperforeerde lagen 5, 6, en alle drie deze lagen zijn gegolfd tot gevouwen elementen 3 en gerangschikt in groepen 4 van elk negen gevouwen elementen. De gevouwen elementen worden samengebracht waarbij de aangrenzende zijoppervlakken van elk gevouwen element met el-10 kaar in contact komen over de gehele lengte van het ene uiteinde naar het andere uiteinde van het filter.

Tussen de groepen van golvingen bevinden zich een aantal wigvormige steunelementen 10 van driehoekige configuratie, aangepast aan de tussenruimte tussen de groepen van 15 vouwelementen en lateraal verlopend tussen de groepen van vouwelementen vanaf het ene uiteinde van het filterelement naar het andere uiteinde. De wigvormige steunelementen zijn vervaardigd uit polypropeen, maar natuurlijk kunnen ook andere plastic of metallische materialen worden toegepast.

20 De wigvormige steunelementen passen aansluitend in deze ruimten en zijn in feite zelfs enigszins groter dan deze ruimten zodat het filtermateriaal 2 tussen de lagen 5» 6 in elke groep enigszins wordt samengedrukt met als resultaat dat er geen laterale beweging in axiale richting van 25 het filterelement van het ene uiteinde van het filter naar het andere door de vouwelementen meer mogelijk is.

De array van groepen vouwelementen en wigelementen wordt vastgehouden zonder dat een binnenwaartse of buitenwaartse verplaatsing mogelijk is door middel van de flexibele 30 poreuze platen 15, 16. Deze platen zijn eveneens vervaardigd uit polypropeen en staan in contact met de uiteinden 17 van elk van de vouwelementen over de gehele rand ervan. De gegolfde vouwelementen kunnen dus noch inwaarts noch uit-waarts bewegen. Alhoewel het plaatmateriaal flexibel is is 35 het in hoofdzaak niet samendrukbaar en kan derhalve noch inwaarts noch uitwaarts worden vervormd onder invloed van een hoge fluïdum-verschildruk over het filterelement.

De samenstelling van de inwendige en uitwendige platen, de wigsteunelementen en het filtermateriaal wordt begrensd 40 door de eindkappen 20, 21, waarvan de eindkap 21 is gesloten 7915008 * 14 en de eindkappen 20, zoals getoond is in figuur 3, voorzien is van een centrale opening voor toegang van fluïdum in of afvoer van fluïdum uit het inwendige 25 van het filterele-ment.

5 Tijdens bedrijf kan fluïdum ofwel van binnen naar buiten ofwel van buiten naar binnen door het filterelement stromen, een en ander zoals gewenst. Aan de buitenzijde van het filter is er een groter oppervlaktegebied beschikbaar voor het verzamelen van verontreinigd materiaal dat door het filter 10 wordt verwijderd dan aan de binnenzijde, zodat de normale stroomrichting van buiten naar binnen is. Het filterele-ment is echter bestendig tegen bezwijking van de vouwen in beide stromingsrichtingen. Als dus bijvoorbeeld het filter-element wordt onderworpen aan een normale verschildruk in 15 de normale stromingsrichting maar plotseling wordt onderworpen aan een abnormale verschildruk in de tegengestelde stromingsrichting, zoals bijvoorbeeld kan voorkomen bij breuk in de leiding stroomopwaarts van het filter, dan is het fil-termateriaal niet tegenstaande zowel tegen een inwaartse 20 als uitwaartse laterale beweging ondersteund en zal niet bezwijken behalve bij een verschildruk waartegen het plaatmateriaal zelf niet is bestand. Het filterelement kan dus zodanig worden ontworpen dat nagenoeg alle normaal te verwachten verschildrukken kunnen worden weerstaan zelfs bij 25 het optreden van abnormaal hoge inwendige fluïdumdrukken, zonder dat er gevaar bestaat dat het filter bezwijkt.

^et filterelement getoond in de figuren kan op gemakkelijke wijze worden vervaardigd door het golven van het gelaagde filtermateriaal 2, het bundelen van de golvingen 30 tot groepen van 9 golvingen en het vervolgens inbrengen van de wigelementen 10 tussen deze groepen. De samenstelling wordt daarna voltooid door het aanbrengen van de plaat 15 aan de buitenzijde en de kern 16 aan de binnenzijde. Indien de afstand tussen de wigelementen en de uiteinden van het 35 gelaagde filtermateriaal en de buitenbekleding en de kern klein is, in de orde van 0,01 tot 0,1 mm, dan zal de samenstelling hecht bijeen gehouden worden en kan het filtermateriaal niet worden vervormd, bezwijken of scheuren.

Bij ultrafiltratie en omgekeerde osmose zal een gedeelte 40 van het te filteren fluïdum recirculeren zodat een 7915008 « * 15 "wasstroming" ontstaat waarmee het membraan wordt schoon gehouden.

Het filterelement volgens de uitvinding is voor een dergelijke toepassing zeer geschikt omdat de wigvormige 5; steunelementen stromingswegen voorschrijven die parallel verlopen aan het filteroppervlak. Daarom worden alle paral-lele oppervlakken gewassen en de wasstroming kan dusdanig worden gericht dat ze langs de buitenzijde of de binnenzijde van het filterelement verloopt.

7915008

Claims (10)

1. Gegolfd buisvormig filterelement bestendig tegen het bezwijken van de golvingen onder een hoge verschildruk maar gevormd uit plaatvormig of velvormig filtermateriaal dat op zichzelf wel kan bezwijken, met het kenmerk, dat het plaatvormige of vel- 5(-vormige filtermateriaal is opgesloten tussen twee lagen van het meer open geperforeerd plaatvormig of velvormig materiaal en gevormd is tot een buisvormige gegolfde configuratie met axiale gegolfde vouw-delen gerangschikt in groepen waarvan de aangrenzende zijoppervlakken met elkaar in steunend contact staan, waarbij tussen deze groepen 10 vaste wigvormige steunelementen axiaal ten opzichte van de gegolfde vouwdelen van het ene uiteinde van het element naar het andere uiteinde verlopen, waarbij de zijoppervlakken van de wigsteunelementen in steunend contact staan met de buitenzijoppervlakken van de eind-vouwdelen van elke groep, zodanig dat de tussenruimte tussen de 15 eindvouwdeleman de aangrenzende groepen in hoofdzaak worden opgevuld en een laterale beweging van de vouwdelen in elke groepc. van de hoofdzakelijk parallel verlopende array wordt voorkomen; terwijl verder een poreuze steunplaat is aangebracht tenminste extern of intern ten opzichte van het filtermateriaal in steunend contact met 20 de aangrenzende vouwelementuiteinden zodanig dat de wigsteunelementen en de vouwdelen geen binnenwaartse of buitenwaartse beweging kunnen maken.

2. Gegolfd buisvormig filterelement volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de wigsteunelementen zodanig zijn gevormd dat ze passen in de tussenruimten tussen de eindvouwdelen van 25 de aangrenzende groep met wrijvingspassing zodat de groepen van vouwdelen tussen de aangrenzende wigsteunelementen worden vastgehouden.

3. Gegolfd buisvormig filterelement volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de wigsteunelementen een dusdanige 30 vorm hebben dat ze passen in de tussenruimten tussen de eindvouwdelen van de aangrenzende groepen in perspassing zodat de groepen van vouwdelen tussen de aangrenzende wigsteunelementen worden vastgehouden.

4. Gegolfd buisvormig filterelement volgens conclusie 1, 35 gekenmerkt door een eindkap gehecht aan het filtermateriaal, aan de wigvormige steunelementen en aan de tenminste ene steunplaat aan een der uiteinden. 7915006 * 17 ν'

4 CONCLUSIES.

5· Gegolfd buisvormig filterelement volgens conclusie 4> voorzien van eindkappen vastgehecht aan beide uiteinden.

6. Gegolfd buisvormig filterelement volgens conclusie 4> met het kenmerk, dat de eindkap en de wigsteunelementen ver- 5 vaardigd zijn uit een thermoplastisch smeltcompatibel materiaal en zodanig met elkaar zijn verbonden dat een integrale steunstructuur ontstaat.

7. Gegolfd buisvormig filterelement volgens conclusie 4> met het kenmerk, dat de eindkap, de steunplaat en de 10 wigsteunen zijn vervaardigd uit hetzelfde thermoplastische materiaal en zodanig met elkaar zijn verbonden dat een integrale steunstructuur wordt gevormd.

8. Gegolfd buisvormig filterelement volgens conclusie 1, gekenmerkt door een inwendige kernvormige ondersteuning 15 en een uitwendige plaatvormige ondersteuning.

9. Gegolfd buisvormig filterelement volgens conclusie 8, gekenmerkt door een eindkap verbonden met het filter-materiaal, met de wigsteunelementen en tenminste de kern of de steunplaat aan een der zijden.

10. Gegolfd buisvormig filterelement volgens conclusie 9» met het kenmerk, dat aan beide uiteinden eindkappen zijn aangehecht. 7915008