WO2013029724A1 - Vorrichtung und verfahren zur filtration mit einem bandförmigen filtermedium - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur filtration mit einem bandförmigen filtermedium Download PDF

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WO2013029724A1
WO2013029724A1 PCT/EP2012/003105 EP2012003105W WO2013029724A1 WO 2013029724 A1 WO2013029724 A1 WO 2013029724A1 EP 2012003105 W EP2012003105 W EP 2012003105W WO 2013029724 A1 WO2013029724 A1 WO 2013029724A1
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filter medium
cover
filtrate chamber
filtrate
filter
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PCT/EP2012/003105
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French (fr)
Inventor
Thomas Krumbein
Stefan Weisshaar
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Sartorius Stedim Biotech Gmbh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D33/00—Filters with filtering elements which move during the filtering operation
    • B01D33/044—Filters with filtering elements which move during the filtering operation with filtering bands or the like supported on cylinders which are pervious for filtering
    • B01D33/048—Filters with filtering elements which move during the filtering operation with filtering bands or the like supported on cylinders which are pervious for filtering with endless filtering bands
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D33/00—Filters with filtering elements which move during the filtering operation
    • B01D33/056—Construction of filtering bands or supporting belts, e.g. devices for centering, mounting or sealing the filtering bands or the supporting belts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D33/00—Filters with filtering elements which move during the filtering operation
    • B01D33/44—Regenerating the filter material in the filter
    • B01D33/46—Regenerating the filter material in the filter by scrapers, brushes nozzles or the like acting on the cake-side of the filtering element
    • B01D33/466—Regenerating the filter material in the filter by scrapers, brushes nozzles or the like acting on the cake-side of the filtering element scrapers

Definitions

  • the invention relates to a device for filtering a liquid to be filtered with a band-shaped
  • Filter medium which in its longitudinal direction from a supply over a predetermined path to a reservoir for
  • used filter material can be conveyed and exposed to the filtrate side to a negative pressure, one with the
  • Filter medium is delimited. From DE 42 09 054 AI is a device for filtering a liquid to be filtered with a band-shaped filter medium, in its longitudinal direction of a
  • Supply roll is conveyed via a predetermined path by means of deflection rollers and a drive roller to a reservoir for spent filter material known.
  • the spent filter material is wound up on a roll.
  • the web-shaped filter material, which delimits a Unfiltratraum against a filtrate chamber is of the
  • Unfiltratseite ago acted upon by the liquid to be filtered, which is conveyed by means of a negative pressure generated in the filtrate chamber as a filtrate in the filtrate.
  • the disadvantage here is that the filtrate chamber for
  • Unfiltratraum out is substantially open and of a rotating endless belt with a plurality of
  • the support belt is relatively expensive formed from a variety of items and relatively expensive.
  • a sealing of the filtrate chamber to prevent the entry of unfiltered material into the filtrate chamber must take place relatively complexly via a plurality of pressure rollers for pressing the band-shaped filter material against the side edges of rails of the filtrate chamber.
  • EP 1 832 325 B1 discloses a device for
  • Deflection rollers and a drive roller is conveyed to a reservoir for spent filter material is known.
  • a disadvantage of the known devices is that they are relatively complicated and expensive.
  • Object of the present invention is therefore, a
  • Partial areas has liquid-permeable cover, which in turn is covered by the filter medium to Unfiltratraum and forms a fixed support surface through which the filter medium is conveyed, and that the cover is sealed against the surrounding side walls of the filtrate.
  • Filtrate chamber will provide security against unwanted
  • the cover is flat at least transversely to the longitudinal direction of the filter medium.
  • the planar design of the cover at least transversely to the longitudinal or conveying direction of the filter medium also contributes to the aforementioned advantages.
  • the cover is curved parallel to the longitudinal direction of the filter medium to Unfiltratraum out. This convex curvature of the
  • the cover is formed as a perforated plate having a plurality of holes.
  • the cover can also be designed, for example, as a liquid-permeable sintered plate.
  • the cover has at its opposite longitudinal sides and transverse sides in each case a liquid-tight edge strip, at least
  • Edge strip can also be formed by the side walls or their end faces, in which the cover
  • the filtrate chamber is inclined with the cover in the longitudinal direction relative to the horizontal at an acute angle downwards.
  • the filtrate chamber is connected at its lower end with an upward transverse wall, for example via a running in the horizontal direction intermediate wall.
  • the cover forms with its associated transverse wall and optionally with the intermediate wall and two arranged on the opposite longitudinal sides of the filtrate chamber side walls of a device housing a receptacle for the liquid to be filtered.
  • the filter medium is formed multi-layered and the layers with different filter properties are in stock on one or separate supply rolls
  • Filter materials such as nonwovens, paper or membrane filters used, the different filter properties
  • the stock can basically also be removed from a container in which the filter medium is arranged folded.
  • the spent filter medium is trappable in the reservoir formed as a collecting container. That consumed
  • Filter material can also be applied to one in the reservoir
  • Invention are a stripping device for stripping filter cake, which has formed on the filter medium, and a collecting container for collecting the filter cake
  • the filter cake can also be wound up on the roll for the used medium.
  • Filter medium a pump for generating the negative pressure and a control and regulating unit for controlling the drive and the pump provided. Due to the forward movement of the filter materials and the pump setting, the filter cake thickness can be adjusted or regulated via the control and regulation unit.
  • Filter medium including storage and reservoir formed encapsulated and / or provided for single use.
  • the encapsulated design of the device new applications are created, which allow in particular the sterile use of the device. Due to the simple, inexpensive design that can do without metal parts, the device can be provided for single use. In particular, now the sterile application of the device in combination with a bioreactor is possible.
  • the object with respect to the method is achieved in conjunction with the preamble of claim 16, characterized in that the filter medium via an at least in some areas
  • Liquid-permeable cover which delimits the filtrate to the Unfiltratraum out and to which the filter medium from the Filtrathunt is subjected to negative pressure, is conveyed, and that the filter cake thickness of a down to the Unfiltratseite down on the filter medium
  • Filter cake of a control and regulating device by controlling the conveying speed of the filter medium and is controlled by controlling the vacuum generated in the filtrate chamber.
  • the cover is flat at least transversely to the longitudinal direction of the filter medium.
  • the cover is curved parallel to the longitudinal direction of the filter medium to the unfiltered space.
  • Conveyor speed of the filter medium to be worked whereby the filter capacity increases.
  • the conveying speed is controlled by controlling a connected to a drive roller of the filter medium drive and the negative pressure of the filtrate chamber through a chamber connected to the filtrate pump.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a device for filtration with a band-shaped filter medium
  • Figure 2 a plan view of a device for
  • Figure 3 is a plan view of the device of Figure 2 with two coupled other devices without drive as extension modules, the
  • FIG. 4 a spatial representation, obliquely from the front
  • Figure 5 the device of Figure 4 in spatial
  • Figure 6 a side view of another device for
  • Filtration with a band-shaped filter medium in an encapsulated representation in which the spent filter medium is wound onto a roll, wherein a stripper strikes the filter cake from the spent filter medium.
  • a device 1 for filtering a liquid 2 to be filtered essentially consists of a supply 3 with band-shaped filter medium 4, a predetermined path 5, a non-filtrate space 7 and a filtrate chamber 8.
  • the filtrate chamber 8 extends below the
  • Filtrate chamber 8 on a liquid-permeable cover 9, which in turn is covered by the band-shaped filter medium 4.
  • the cover 9 forms the ceiling of
  • Filtrate chamber 8 and is embedded in this and sealed at their side edges opposite side walls 10, 11, 12, 13 of the filtrate chamber 8.
  • the cover 9 has a plurality of holes 14, through which filtrate filtered by the filter medium 4 enters the filtrate chamber 8.
  • the cover 9 is a liquid-permeable
  • the cover 9 has at its opposite longitudinal sides 15, 16 each have a liquid-tight
  • Edge strip on, at least partially from the
  • band-shaped filter medium 4 is covered.
  • the filtrate chamber 8 is inclined according to the embodiments of Figures 1 and 4 to 7 with the cover in the longitudinal direction relative to the horizontal at an acute angle 17 down and at its lower end 18 via a connecting wall extending in the horizontal direction 19 with a vertical direction directed upwards
  • Transverse wall 20 connected.
  • the transverse wall 20 may extend perpendicularly upward according to the embodiment of Figure 1 or extend obliquely away from the cover 9 according to the embodiment of Figures 4 and 5, so that it creates a free space for the stock 3.
  • the cover 9 forms with the
  • the band-shaped filter medium 4 is formed in two layers, wherein a first Layer 25, which is wound on a first roller 26, for example, a coarse pre-filter and a second layer 27, which is wound on a second roller 28, forms a fine filter.
  • the filter medium is nonwovens, paper or membrane filters with various types Properties in question.
  • the multilayer filter medium 4 can also be wound up with its various layers 25, 27 in the supply 3 on a common supply roll, not shown.
  • the used band-shaped filter medium 4 is designed as a collecting container 29
  • Reservoir 6 trappable According to the exemplary embodiments of FIGS. 6 and 7, the spent filter medium 4 can be wound onto a third roller 30 arranged in the reservoir 6.
  • the spent filter medium 4 is wound with the filter cake 31 on the third roller 30, according to the embodiment of Figure 7, the filter cake 31 is stripped from the belt-shaped filter medium 4 with a stripping device 32 and collected so that the spent
  • Filter medium 4 without filter cake 31 is wound on the third roller 30.
  • liquid-permeable cover 9 fixed a sheet material of a porous membrane.
  • a band-shaped filter medium 4 is a fleece over the
  • a drive 33 is provided with a drive roller 34 and possibly corresponding to FIG. 1 with a counter-pressure roller 35. As far as the used filter medium 4 is not loose in one
  • Collecting container 29 is introduced, but according to the figures 6 and 7 is wound directly onto a roll 30, a counter-pressure roller is not necessary and the third roller 30 may be formed simultaneously as a drive roller 34.
  • a pump 36 is provided.
  • a control unit 37 is connected to the drive 33 and the pump 36.
  • the filtrate are chamber 8 the Unfiltratraum 7 and the
  • Filter medium 4 including supply 3 and reservoir 6 formed encapsulated and provided for single use or suitable.
  • a device 1 according to the embodiments of Figures 6 and 7 is to be used for sterile applications in combination with a bioreactor, for. For alluvium filtration processes.
  • a bioreactor for.
  • alluvium filtration processes for alluvium filtration processes.
  • Device 1 are used for cell harvesting.
  • the band-shaped filter medium 4 is conveyed in its longitudinal direction from the supply 3 via a predetermined by deflection rollers 38 and the cover 9 web 5 to the reservoir 6 for spent filter medium 4.
  • the filter medium 4 is exposed to the filtrate side to a negative pressure which is generated in the filtrate chamber 8 by the pump 36.
  • a filter cake 31 forms on the filter medium 4 towards the side of the filtrate, the thickness of which is controlled by the control and regulation unit 37 by controlling the conveying speed and the negative pressure generated by the pump 36.
  • the control unit 37 thus controls the conveying speed of the filter medium 4 via the drive 33 and the negative pressure in the filtrate chamber 8 via the pump 36.
  • the filter medium 4 can be conveyed continuously or stepwise in its longitudinal direction.
  • the device housing 23 of the device 1 is provided for that further devices 39 without own
  • Drive 33 can be coupled as extension modules laterally with the first device 1 and use the drive 33 of the first device 1.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Filtration einer zu filtrierenden Flüssigkeit mit einem bandförmigen Filtermedium, das in seiner Längsrichtung von einem Vorrat über eine vorgegebene Bahn zu einem Reservoir für verbrauchtes Filtermaterial förderbar und zur Filtratseite hin einem Unterdruck aussetzbar ist, wobei eine mit dem Unterdruck beaufschlagbare Filtratkammer zu einem der Filtratseite abgewandten Unfiltratraum hin durch das Filtermedium abgegrenzt wird, wobei die Filtratkammer zum Unfiltratraum hin eine in Teilbereichen flüssigkeitsdurchlässige Abdeckung aufweist, die ihrerseits zum Unfiltratraum hin durch das Filtermedium abgedeckt ist und eine feststehende Stützfläche bildet, über die das Filtermedium förderbar ist, und dass die Abdeckung gegenüber den sie umgebenden Seitenwänden der Filtratkammer abgedichtet ist.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Filtration mit einem bandförmigen Filtermedium
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Filtration einer zu filtrierenden Flüssigkeit mit einem bandförmigen
Filtermedium, das in seiner Längsrichtung von einem Vorrat über eine vorgegebene Bahn zu einem Reservoir für
verbrauchtes Filtermaterial förderbar und zur Filtratseite hin einem Unterdruck aussetzbar ist, wobei eine mit dem
Unterdruck beaufschlagbare Filtratkammer zu einem der
Filtratseite abgewandten Unfiltratraum hin durch das
Filtermedium abgegrenzt wird. Aus der DE 42 09 054 AI ist eine Vorrichtung zur Filtration einer zu filtrierenden Flüssigkeit mit einem bandförmigen Filtermedium, das in seiner Längsrichtung von einer
Vorratsrolle über eine vorgegebene Bahn mittels Umlenkrollen und einer Antriebsrolle zu einem Reservoir für verbrauchtes Filtermaterial gefördert wird, bekannt. In dem Reservoir wird das verbrauchte Filtermaterial auf eine Rolle aufgewickelt. Das bahnförmige Filtermaterial, das einen Unfiltratraum gegenüber einer Filtrat kammer abgrenzt, wird von der
Unfiltratseite her mit der zu filtrierenden Flüssigkeit beaufschlagt, die mit Hilfe eines in der Filtratkammer erzeugten Unterdrucks als Filtrat in die Filtratkammer förderbar ist. Nachteilig dabei ist, dass die Filtratkammer zum
Unfiltratraum hin im Wesentlichen offen ist und von einem umlaufenden endlosen Traggurt mit einer Mehrzahl von
Stützflächen abgedeckt wird. Der Traggurt ist dabei relativ aufwendig aus einer Vielzahl von Einzelteilen ausgebildet und relativ kostenintensiv. Eine Abdichtung der Filtratkammer zur Vermeidung von Eintritt von Unfiltrat in die Filtratkammer muss relativ aufwendig über eine Mehrzahl von Andruckrollen zum Andrücken des bandförmigen Filtermaterials gegen die Seitenränder von Schienen der Filtratkammer erfolgen.
Weiter ist aus der EP 1 832 325 Bl eine Vorrichtung zur
Filtration einer zu filtrierenden Flüssigkeit mit einem bandförmigen Filtermedium, das in seiner Längsrichtung von einer Vorratsrolle über eine vorgegebene Bahn mittels
Umlenkrollen und einer Antriebsrolle zu einem Reservoir für verbrauchtes Filtermaterial gefördert wird, bekannt.
Auch hierbei ist ein endloses Trag- oder Stützband
vorgesehen, das das bandförmige Filtermedium gegen die vorgegebene Bahn in einem Vorrichtungsgehäuse andrückt.
Nachteilig bei den bekannten Vorrichtungen ist, dass sie relativ aufwendig und kostenintensiv ausgebildet sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine
Vorrichtung und ein Verfahren zur Filtration einer zu filtrierenden Flüssigkeit mit einem bandförmigen Filtermedium anzugeben, die relativ einfach, sicher und kostengünstig sind. Die Aufgabe bezüglich der Vorrichtung wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch gelöst, dass die Filtratkammer zum Unfiltratraum hin eine mindestens in
Teilbereichen flüssigkeitsdurchlässige Abdeckung aufweist, die ihrerseits zum Unfiltratraum hin durch das Filtermedium abgedeckt ist und eine feststehende Stützfläche bildet, über die das Filtermedium förderbar ist, und dass die Abdeckung gegenüber den sie umgebenden Seitenwänden der Filtratkammer abgedichtet ist.
Durch den Verzicht auf einen in seiner Längsrichtung
förderbaren Tragegurt und die Anordnung einer feststehenden, flüssigkeitsdurchlässigen Abdeckung wird der Aufbau der
Vorrichtung erheblich vereinfacht und kostengünstiger. Um einen seitlichen Eintritt von Unfiltrat in die Filtrat kammer zu verhindern, ist die Abdeckung gegenüber den sie umgebenden Seitenwänden der Filtrat kammer abgedichtet. Durch die
Abdichtung oder Einbettung der Abdeckung gegenüber der
Filtrat kammer wird die Sicherheit gegen unerwünschten
Eintritt von Unfiltrat in die Filtratkammer weiter erhöht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Abdeckung mindestens quer zur Längsrichtung des Filtermediums eben. Die ebene Ausbildung der Abdeckung mindestens quer zur Längs- bzw. Förderrichtung des Filtermediums trägt ebenfalls zu den vorgenannten Vorteilen bei.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Abdeckung parallel zur Längsrichtung des Filtermediums zum Unfiltratraum hin gewölbt. Diese konvexe Wölbung der
Abdeckung in Richtung des Unfiltratraums erlaubt es, das Filtermedium mit größerer Spannung über die Abdeckung zu führen und so ein seitliches Abrutschen des Filtermediums von der Abdeckung bei der Fortbewegung des Filtermediums zu vermeiden . Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Abdeckung als eine Lochplatte mit einer Mehrzahl von Löchern ausgebildet. Die Abdeckung kann aber beispielsweise auch als eine flüssigkeitsdurchlässige Sinterplatte ausgebildet sein. Zur sicheren Abdichtung weist die Abdeckung an ihren einander gegenüberliegenden Längsseiten und Querseiten jeweils einen flüssigkeitsdichten Randstreifen auf, der mindestens
teilweise von dem Filtermedium abgedeckt wird. Der
Randstreifen kann aber auch von den Seitenwänden bzw. deren Stirnflächen gebildet werden, in die die Abdeckung
eingebettet ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Filtrat kammer mit der Abdeckung in Längsrichtung gegenüber der Horizontalen um einen spitzen Winkel nach unten geneigt. Die Filtrat kammer ist an ihrem unteren Ende mit einer nach oben gerichteten Querwandung beispielsweise über eine in horizontaler Richtung verlaufende Zwischenwandung verbunden. Die Abdeckung bildet mit der mit ihr verbundenen Querwandung und gegebenenfalls mit der Zwischenwandung und zwei an den gegenüberliegenden Längsseiten der Filtratkammer angeordneten Seitenwänden eines Vorrichtungsgehäuses eine Aufnahmewanne für die zu filtrierende Flüssigkeit. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist das Filtermedium mehrschichtig ausgebildet und die Schichten mit unterschiedlichen Filtereigenschaften sind im Vorrat auf einer oder getrennten Vorratsrollen
aufgewickelt. Dabei werden unterschiedliche
Filtermaterialien, wie Vliese, Papier- oder Membranfilter eingesetzt, die unterschiedliche Filtereigenschaften
aufweisen. Der Vorrat kann grundsätzlich aber auch aus einem Behälter entnommen werden, in dem das Filtermedium gefaltet angeordnet ist.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das verbrauchte Filtermedium im als Auffangbehälter ausgebildeten Reservoir auffangbar. Das verbrauchte
Filtermaterial kann aber auch auf eine im Reservoir
angeordnete Rolle aufgewickelt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung sind eine AbstreifVorrichtung zum Abstreifen von Filterkuchen, der sich auf dem Filtermedium gebildet hat, und ein Auffangbehälter zum Auffangen des Filterkuchens
vorgesehen. Der Filterkuchen kann aber auch mit auf die Rolle für das verbrauchte Medium aufgewickelt werden.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Antrieb mit einer Antriebsrolle zum Fördern des
Filtermediums, eine Pumpe zur Erzeugung des Unterdrucks und eine Steuer- und Regeleinheit zur Steuerung des Antriebs und der Pumpe vorgesehen. Durch die Vorwärtsbewegung der Filtermaterialien sowie der Pumpeneinstellung kann über die Steuer- und Regeleinheit die Filterkuchendicke eingestellt bzw. geregelt werden. Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Filtratkam er, der Unfiltratraum und das
Filtermedium einschließlich Vorrat und Reservoir gekapselt ausgebildet und/oder zum Einmalgebrauch vorgesehen. Durch die gekapselte Ausbildung der Vorrichtung werden neue Einsatzmöglichkeiten geschaffen, die insbesondere die sterile Verwendung der Vorrichtung ermöglichen. Durch die einfache, kostengünstige Ausbildung, die ohne Metallteile auskommen kann, kann die Vorrichtung zum Einmalgebrauch vorgesehen werden. Insbesondere ist nunmehr auch die sterile Anwendung der Vorrichtung in Kombination mit einem Bioreaktor möglich.
Damit ist es nunmehr auch möglich, die Vorrichtung zur
Zellernte zu nutzen.
Die Aufgabe bezüglich des Verfahrens wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 16 dadurch gelöst, dass das Filtermedium über eine mindestens in Teilbereichen
flüssigkeitsdurchlässige Abdeckung, die die Filtratkammer zum Unfiltratraum hin abgrenzt und an der das Filtermedium von der Filtratkammer her mit Unterdruck beaufschlagt wird, gefördert wird, und dass die Filterkuchendicke eines sich zur Unfiltratseite hin auf dem Filtermedium absetzenden
Filterkuchens von einer Steuer- und Regeleinrichtung durch Steuerung der Fördergeschwindigkeit des Filtermediums und durch Steuerung des in der Filtrat kammer erzeugten Unterdrucks gesteuert wird.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Abdeckung mindestens quer zur Längsrichtung des Filtermediums eben.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Abdeckung parallel zur Längsrichtung des Filtermediums zum Unfiltratraum hin gewölbt.
Bei einem hohen Fluss muss mit einer schnellen
Fördergeschwindigkeit des Filtermediums gearbeitet werden, wodurch sich die Filterkapazität verringert.
Bei einem niedrigen Fluss kann mit einer langsamen
Fördergeschwindigkeit des Filtermediums gearbeitet werden, wobei sich die Filterkapazität erhöht. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Fördergeschwindigkeit durch Steuerung eines mit einer Antriebsrolle des Filtermediums verbundenen Antriebs und der Unterdruck der Filtrat kammer durch eine mit der Filtrat kammer in Verbindung stehende Pumpe gesteuert .
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der
Erfindung beispielhaft veranschaulicht sind. Kurzbeschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen zeigen: Figur 1: eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zur Filtration mit einem bandförmigen Filtermedium,
Figur 2: eine Draufsicht auf eine Vorrichtung zur
Filtration mit einem bandförmigen Filtermedium in verkleinerter Darstellung mit Antrieb,
Figur 3: eine Draufsicht auf die Vorrichtung von Figur 2 mit zwei angekoppelten weiteren Vorrichtungen ohne Antrieb als Erweiterungsmodule, die den
Antrieb der ersten Vorrichtung nutzen;
Figur 4 : eine räumliche Darstellung, schräg von vorn,
einer weiteren ungekapselten Vorrichtung zur Filtration mit einem bandförmigen Filtermedium;
Figur 5: die Vorrichtung von Figur 4 in räumlicher
Darstellung schräg von der Rückseite her gesehen; Figur 6: eine Seitenansicht einer weiteren Vorrichtung zur
Filtration mit einem bandförmigen Filtermedium in gekapselter Darstellung, bei der das verbrauchte Filtermedium samt Filterkuchen auf eine Rolle aufgewickelt wird und Figur 7 : eine weitere Darstellung einer Vorrichtung zur
Filtration mit einem bandförmigen Filtermedium in gekapselter Darstellung, bei der das verbrauchte Filtermedium auf eine Rolle aufgewickelt wird, wobei eine AbstreifVorrichtung den Filterkuchen von dem verbrauchten Filtermedium abstreift.
Eine Vorrichtung 1 zur Filtration einer zu filtrierenden Flüssigkeit 2 besteht im Wesentlichen aus einem Vorrat 3 mit bandförmigen Filtermedium 4, einer vorgegebenen Bahn 5, einem Unfiltratraum 7 und einer Filtratkammer 8.
Die Filtratkammer 8 erstreckt sich unterhalb des
Unfiltratraumes 7. Zum Unfiltratraum 7 hin weist die
Filtratkammer 8 eine flüssigkeitsdurchlässige Abdeckung 9 auf, die ihrerseits von dem bandförmigen Filtermedium 4 abgedeckt wird. Die Abdeckung 9 bildet die Decke der
Filtratkammer 8 und ist in diese eingebettet und an ihren Seitenrändern gegenüberliegenden Seitenwänden 10, 11, 12, 13 der Filtratkammer 8 abgedichtet.
Entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 weist die Abdeckung 9 eine Mehrzahl von Löchern 14 auf, durch die von dem Filtermedium 4 gefiltertes Filtrat in die Filtratkammer 8 eintritt.
Nach einer anderen, nicht dargestellten Ausführungsform ist die Abdeckung 9 als eine flüssigkeitsdurchlässige
Sinterplatte ausgebildet, deren Öffnungen von dem
bandförmigen Filtermedium 4 abgedeckt werden. Die Abdeckung 9 weist an ihren einander gegenüberliegenden Längsseiten 15, 16 jeweils einen flüssigkeitsdichten
Randstreifen auf, der mindestens teilweise von dem
bandförmigen Filtermedium 4 abgedeckt wird.
Die Filtratkammer 8 ist nach den Ausführungsbeispielen der Figuren 1 und 4 bis 7 mit der Abdeckung in Längsrichtung gegenüber der Horizontalen um einen spitzen Winkel 17 nach unten geneigt und an ihrem unteren Ende 18 über eine in horizontaler Richtung verlaufende Verbindungswandung 19 mit einer in vertikaler Richtung nach oben gerichteten
Querwandung 20 verbunden. Die Querwandung 20 kann dabei entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 senkrecht nach oben verlaufen oder entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Figuren 4 und 5 schräg von der Abdeckung 9 nach oben weggerichtet verlaufen, so dass sie einen Freiraum für den Vorrat 3 schafft. Dabei bildet die Abdeckung 9 mit der
Querwandung 20, der Verbindungswandung 19 und den an den gegenüberliegenden Längsseiten der Filtratkammer 8
angeordneten Seitenwänden 21, 22 eines Vorrichtungsgehäuses 23 eine Aufnahmewanne 24 für die zu filtrierende Flüssigkeit 2. Damit bildet die Aufnahmewanne 24 im Wesentlichen den Unfiltraträum 7. Entsprechend den Ausführungsbeispielen der Figuren 1, 6 und 7 ist das bandförmige Filtermedium 4 zweischichtig ausgebildet, wobei eine erste Schicht 25, die auf einer ersten Rolle 26 aufgewickelt ist, beispielsweise einen groben Vorfilter und eine zweite Schicht 27, die auf einer zweiten Rolle 28 aufgewickelt ist, einen Feinfilter bildet. Als Filtermedium kommen Vliese, Papier- oder Membranfilter mit verschiedenen Eigenschaften infrage. Das mehrschichtige Filtermedium 4 kann auch mit seinen verschiedenen Schichten 25, 27 im Vorrat 3 auf einer nicht dargestellten gemeinsamen Vorratsrolle aufgewickelt sein.
Entsprechend der Figur 1 ist das verbrauchte bandförmige Filtermedium 4 im als Auffangbehälter 29 ausgebildeten
Reservoir 6 auffangbar. Entsprechend den Ausführungsbeispielen der Figuren 6 und 7 ist das verbrauchte Filtermedium 4 auf eine im Reservoir 6 angeordnete dritte Rolle 30 aufwickelbar.
Während entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Figur 6 das verbrauchte Filtermedium 4 mit dem Filterkuchen 31 auf die dritte Rolle 30 aufgewickelt wird, wird entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Figur 7 der Filterkuchen 31 von dem bandförmigen Filtermedium 4 mit einer AbstreifVorrichtung 32 abgestreift und aufgefangen, so dass das verbrauchte
Filtermedium 4 ohne Filterkuchen 31 auf die dritte Rolle 30 aufgewickelt wird.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist auf der
flüssigkeitsdurchlässigen Abdeckung 9 ein Bahnmaterial aus einer porösen Membran fixiert. Bei dieser Ausführungsform wird als bandförmiges Filtermedium 4 ein Vlies über die
Abdeckung 9 geführt, welches bei seiner Längsbewegung über die Abdeckung 9 den gebildeten Filterkuchen 31 in das
Reservoir 6 abtransportiert . Zum Fördern des bandförmigen Filtermediums 4 ist ein Antrieb 33 mit einer Antriebsrolle 34 und ggf. entsprechend Figur 1 mit einer Gegendruckrolle 35 vorgesehen. Soweit das verbrauchte Filtermedium 4 nicht lose in einen
Auffangbehälter 29 eingebracht wird, sondern entsprechend den Figuren 6 und 7 direkt auf eine Rolle 30 aufgewickelt wird, ist eine Gegendruckrolle nicht notwendig und die dritte Rolle 30 kann gleichzeitig als Antriebsrolle 34 ausgebildet sein.
Zur Erzeugung eines Unterdrucks in der Filtrat kammer 8 ist eine Pumpe 36 vorgesehen.
Eine Steuer- und Regeleinheit 37 ist mit dem Antrieb 33 und der Pumpe 36 verbunden.
Entsprechend den Ausführungsbeispielen der Figuren 6 und 7 sind die Filtrat kammer 8, der Unfiltratraum 7 und das
Filtermedium 4 einschl. Vorrat 3 und Reservoir 6 gekapselt ausgebildet und zum Einmalgebrauch vorgesehen bzw. geeignet.
Damit ist eine Vorrichtung 1 gemäß den Ausführungsbeispielen der Figuren 6 und 7 für sterile Anwendungen in Kombination mit einem Bioreaktor zu verwenden, z. B. für Anschwemm- filtrationsprozesse . Insbesondere kann eine solche
Vorrichtung 1 zur Zellernte genutzt werden.
Zur Filtration wird das bandförmige Filtermedium 4 in seiner Längsrichtung von dem Vorrat 3 über eine durch Umlenkrollen 38 und die Abdeckung 9 vorgegebene Bahn 5 zu dem Reservoir 6 für verbrauchtes Filtermedium 4 gefördert. Das Filtermedium 4 wird zur Filtratseite hin einem Unterdruck ausgesetzt, der in der Filtratkammer 8 durch die Pumpe 36 erzeugt wird.
Während des Filtervorganges bildet sich auf dem Filtermedium 4 zur Unfiltratseite hin ein Filterkuchen 31, dessen Dicke über die Steuer- und Regeleinheit 37 durch Steuerung der Fördergeschwindigkeit und des von der Pumpe 36 erzeugten Unterdrucks gesteuert wird. Die Steuer- und Regeleinheit 37 steuert also über den Antrieb 33 die Fördergeschwindigkeit des Filtermediums 4 und über die Pumpe 36 den Unterdruck in der Filtratkammer 8.
Grundsätzlich kann das Filtermedium 4 kontinuierlich oder schrittweise in seiner Längsrichtung gefördert werden.
Das Vorrichtungsgehäuse 23 der Vorrichtung 1 ist dafür vorgesehen, dass weitere Vorrichtungen 39 ohne eigenen
Antrieb 33 als Erweiterungsmodule seitlich mit der ersten Vorrichtung 1 ankoppelbar sind und den Antrieb 33 der ersten Vorrichtung 1 nutzen.
Bezugszeichenliste
1 Vorrichtung
2 filtrierende Flüssigkeit
3 Vorrat
4 bandförmiges Filtermedium
5 vorgegebene Bahn
6 Reservoir
7 Unfiltratraum
8 Fi1tratkammer
9 Abdeckung von 8
10 Seitenwand von 8
11 Seitenwand von 8
12 Seitenwand von 8
13 Seitenwand von 8
14 Loch von 9
15 Längsseite von 9
16 Längsseite von 9
17 spitzer Winkel
18 unteres Ende von 8
19 Verbindungswandung
20 Querwandung
21 Seitenwand von 23
22 Seitenwand von 23
23 Vorrichtungsgehäuse
24 Aufnähmewanne
25 erste Schicht von 4
26 erste Rolle
27 zweite Schicht von 4 zweite Rolle
Auffangbehälter
dritte Rolle von 6
Filterkuchen
AbstreifVorrichtung
Antrieb
Antriebsrolle
Gegendruckrolle
Pumpe
Steuer- und Regeleinheit
Umlenkrolle
weitere Vorrichtungen

Claims

Ansprüche
Vorrichtung (1) zur Filtration einer zu filtrierenden Flüssigkeit (2) mit einem bandförmigen Filtermedium (4), das in seiner Längsrichtung von einem Vorrat (3) über eine vorgegebene Bahn (5) zu einem Reservoir (6) für verbrauchtes Filtermaterial förderbar und zur
Filtratseite hin einem Unterdruck aussetzbar ist, wobei eine mit dem Unterdruck beaufschlagbare Filtratkammer (8) zu einem der Filtratseite abgewandten Unfiltratraum (7) hin durch das Filtermedium (4) abgegrenzt wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Filtratkammer (8) zum Unfiltratraum (7) hin eine mindestens in Teilbereichen flüssigkeitsdurchlässige Abdeckung (9) aufweist, die ihrerseits zum Unfiltratraum (7) hin durch das Filtermedium (4) abgedeckt ist und eine feststehende Stützfläche bildet, über die das
Filtermedium (4) förderbar ist, und
dass die Abdeckung (9) gegenüber den sie umgebenden
Seitenwänden (10, 11, 12, 13) der Filtratkammer (8) abgedichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abdeckung (9) als eine Lochplatte mit einer Mehrzahl von Löchern (14) ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abdeckung (9) als eine flüssigkeitsdurchlässige Sinterplatte ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abdeckung mindestens quer zur Längsrichtung des Filtermediums (4) eben ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass
die Abdeckung (9) parallel zur Längsrichtung des
Filtermediums (4) zum Unfiltratraum (7) hin gewölbt ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abdeckung (9) an ihren einander
gegenüberliegenden Längsseiten und Querseiten jeweils einen flüssigkeitsdichten Randstreifen aufweist, der mindestens teilweise von dem Filtermedium (4) abgedeckt wird .
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Filtratkammer (8) mit der Abdeckung (9) in
Längsrichtung gegenüber der Horizontalen um einen spitzen Winkel (17) nach unten geneigt ist und an ihrem unteren Ende (18) mit einer nach oben gerichteten Querwandung (20) verbunden ist,
dass die Abdeckung (9) mit der mit ihr verbundenen Querwandung (20) und zwei an den gegenüberliegenden Längsseiten (15, 16) der Filtratkammer (8) angeordneten Seitenwänden (10, 11, 12, 13) eines Vorrichtungsgehäuses (23) eine Aufnahmewanne (24) für die zu filtrierende Flüssigkeit (2) bilden.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Filtermedium (4) mehrschichtig ausgebildet ist und die Schichten (25, 27) mit unterschiedlichen
Filtereigenschaften im Vorrat (3) auf einer oder
getrennten Vorratsrollen (26, 28) aufgewickelt sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass das verbrauchte Filtermedium (4) im als
Auffangbehälter (29) ausgebildeten Reservoir
auffangbar ist . 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass das verbrauchte Filtermedium (4) auf eine im
Reservoir (6) angeordnete Rolle (30) aufwickelbar ist. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine AbstreifVorrichtung (32) zum Abstreifen von Filterkuchen (31) und ein Auffangbehälter (29) zum
Auffangen des Filterkuchens (31) vorgesehen ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Antrieb (33) mit einer Antriebsrolle (34) zum Fördern des Filtermediums (4), eine Pumpe (36) zur
Erzeugung des Unterdrucks und eine Steuer- und
Regeleinheit (37) zur Steuerung des Antriebs (33) und Pumpe (36) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass das die Filtratkammer (8) , der Unfiltratraum (7) und das Filtermedium (4) einschließlich Vorrat (3) und
Reservoir (6) gekapselt ausgebildet und/oder zum
Einmalgebrauch vorgesehen sind.
Verwendung einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 für sterile Anwendungen in Kombination mit einem Bioreaktor .
Verwendung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Vorrichtung (1) zur Zellernte genutzt
Verfahren zur Filtration einer zu filtrierenden
Flüssigkeit (2) mit einem bandförmigen Filtermedium (4), das in seiner Längsrichtung von einem Vorrat (3) über eine vorgegebene Bahn (5) zu einem Reservoir (6) für verbrauchtes Filtermaterial (2) gefördert und zur
Filtratseite hin einem Unterdruck ausgesetzt wird, wobei eine mit dem Unterdruck beaufschlagbare Filtratkammer (8) zu einem der Filtratseite abgewandten Unfiltratraum (7) hin durch das Filtermedium (4) abgegrenzt wird, dadurch gekennzeichnet,
dass das Filtermedium (4) über eine mindestens in
Teilbereichen flüssigkeitsdurchlässige Abdeckung (9), die die Filtratkammer (8) zum Unfiltratraum (7) hin abgrenzt und an der das Filtermedium (4) von der Filtratkammer (8) her mit Unterdruck beaufschlagt wird, gefördert wird, und dass die Filterkuchendicke eines sich zur Unfiltratseite hin auf dem Filtermedium (4) absetzenden Filterkuchens (31) von einer Steuer- und Regeleinrichtung (37) durch Steuerung der Fördergeschwindigkeit des Filtermediums (4) und durch Steuerung des in der Filtratkammer (8)
erzeugten Unterdrucks gesteuert wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Fördergeschwindigkeit durch Steuerung eines mit einer Antriebsrolle (26, 28) des Filtermediums (4) verbundenen Antriebs (33) und der Unterdruck der
Filtratkammer (8) durch eine mit der Filtratkammer (8) in Verbindung stehende Pumpe (36) gesteuert wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 oder 17,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abdeckung (9) mindestens quer zur Längsrichtung des Filtermediums (4) eben ist.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 oder 17,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abdeckung (9) parallel zur Längsrichtung des Filtermediums (4) zum Unfiltratraum (7) hin gewölbt ist.
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