WO2016041956A1

WO2016041956A1 - Filtereinrichtung

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Publication number: WO2016041956A1
Application number: PCT/EP2015/071089
Authority: WO
Inventors: Thomas Blanke; Bernd Köcher; Daniel Ahlers; Dagmar Wolff; Christopher James Kurth; Christian GÖBBERT
Original assignee: Nanostone Water Gmbh; Nanostone Water Inc.
Priority date: 2014-09-15
Filing date: 2015-09-15
Publication date: 2016-03-24
Also published as: US20170259215A1; DE102014218416A1; CN106999856A; EP3194054A1; JP2017530862A; US10427105B2

Abstract

Eine Filtereinrichtung (10) dient Filtern einer Flüssigkeit, insbesondere zur Aufbereitung von Wasser. Sie umfasst: mindestens zwei plattenförmige Filterelemente (12) und mindestens ein Halteelement (20) für die Filterelemente (12). Es wird vorgeschlagen, dass das Halteelement (20) einen Halterahmen (22), ein Vergussmaterial (26) und ein vom Halterahmen (22) separates Abschlusselement (24) umfasst, wobei das Vergussmaterial (26) derart zwischen den Filterelementen (12) und dem Halterahmen (22) angeordnet ist, dass es die Filterelemente (12) gegenüber dem Halterahmen (22) abdichtet, dass Abschlusselement (24) am Halterahmen (22) flüssigkeitsdicht befestigt ist, und dass der Halterahmen (22) und das Abschlusselement (24) einen Flüssigkeits-Sammelraum (40) begrenzen.

Description

Filtereinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Filtereinrichtung zur Filtration von flüssigen Medien nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

DE 198 19 676 A1 beschreibt die Herstellung sogenannter keramischer Flachmembranelemente mit einer filteraktiven Außenseite und innenliegenden Abführkanälen. Um Abwasser entsprechend aufbereiten zu können, werden diese Elemente zu Modulen verbaut. Die Module werden in die zu reinigende Flüssigkeit getaucht und die Verunreinigungen können durch Anlegen eines Unterdrucks von den Filterelementen zurückgehalten und das gereinigte Wasser durch die inneren Kanäle abgeleitet werden.

In DE 198 07 769 B4, DE 10 2006 022 502 A1 und DE 10 2008 036 920 A1 werden verschiedene Arten von Filtereinrichtungen beschrieben. Die ersten beiden Schriften beschreiben verschiedene Filtereinrichtungen, die in der Herstellung sehr aufwändig sind und bei denen jedes einzelne Element separat abgedichtet werden muss. Eben diese Abdichtungen führen oftmals zu großen Problemen und Leckagen, da die Filterelemente aufgrund ihrer Schrumpfung während des Sinterprozesses nicht immer exakt und passgenau produziert werden können. Letztere Schrift beschreibt einen gesamten Verguss eines Flachmembranbündels. Membranhalterung und Sammelraum für das Permeat werden einstückig hergestellt. Der große Nachteil hierbei ist, dass bei einem eventuellen Defekt oder Bruch eines Elementes, das gesamte Modul von insgesamt 35 Filterelementen (ca. 5 m² Filterfläche) ausgetauscht und entsorgt werden muss. Zudem ist der einstückige Verguss eine sehr aufwändige Prozedur, die in mehreren, aufeinanderfolgenden Arbeitsschritten vorgenommen wird. Zwischen den Schritten muss noch zusätzliche Wartezeit für die Aushärtung des Vergussmaterials eingerechnet werden. Alle drei Filtereinrichtungen der genannten Dokumente weisen keine besonders gute Druckstabilität auf, die vor allem bei der Rückspülung zur Reinigung der Filterfläche benötigt wird.

Die EP 1 442 782 A1 beschreibt eine Filtereinrichtung mit einer Vielzahl einzelner röhrenförmige Filterelemente, die aus einem organischen Kunststoffmaterial hergestellt sind. Diese sind miteinander vergossen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine kostengünstige Filtereinrichtung zu schaffen, bei der eine möglichst absolute Dichtigkeit, hohe Druckstabilität und gute Handhabung gewährleistet werden kann.

Diese Aufgabe wird durch eine Filtereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Ferner finden sich für die Erfindung wichtige Merkmale in der nachfolgenden Beschreibung und in den Figuren.

Keramische Filterelemente mit Filterelementen sind in ihrer Herstellung durch den hohen Energieverbrauch bei der Sinterung relativ teuer, dafür aber sehr langlebig. Durch die Erfindung werden einerseits die Herstellkosten und die Betriebskosten erheblich gesenkt und andererseits die Lebensdauer erhöht. Dies wird zum einen dadurch erreicht, dass man die Arbeitsschritte zur Herstellung einer solchen modulartigen Filtereinrichtung deutlich reduziert. Zum anderen muss bei Leckagen eines einzelnen Filterelementes nicht sofort die ganze modulartige Filtereinrichtung ausgetauscht werden, sondern das defekte Filterelement kann einzeln außer Betrieb genommen werden, indem das Abschlusselement vom Halterahmen abgenommen wird, wodurch die Stirnseiten der Filterelemente zugänglich werden. Zudem wird mit der erfindungsgemäßen modulartigen Filtereinrichtung und der neuartigen Vergusstechnik die Druckstabilität beim Rückspülprozess wesentlich erhöht.

Erfindungsgemäß umfasst die Filtereinrichtung mehrere einzelne Filterelemente, die zu einer als "Membranbündel" bezeichneten Einheit zusammengefasst sind, einen Halterahmen, Vergussmaterial zum Abdichten der Filterelemente gegenüber dem Halterahmen, und ein Abschlusselement, welches ein vom Halterahmen separates Element ist und erst im Laufe der Montage der Filtereinrichtung am Halterahmen montiert wird. Der Halterahmen und das Abschlusselement begrenzen einen Flüssigkeits-Sammelraum, der auch als "Permeatsammelraum" bezeichnet wird.

Bei der Herstellung wird ein Membranbündel bestehend aus mehreren Filterelementen in den Halterahmen eingegossen. Das Membranbündel weist durch das Vergussmaterial und den es umgebenden Halterahmen eine erhöhte Stabilität auf, und es wird erreicht, dass die einzelnen Filterelemente flüssigkeitsdicht und dichtungslos in dem Halterahmen aufgenommen sind.

In einer ersten Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass eine Stirnfläche des Halterahmens bündig mit den Stirnflächen der Filterelemente ist und der Flüssigkeits-Sammelraum mindestens bereichsweise im Abschlusselement gebildet ist. Ein solcher Halterahmen ist ein sehr einfach und daher preiswert herstellbares Teil, und außerdem wird das Vergießen der Filterelemente im Rahmen hierdurch vereinfacht und die Menge des benötigten Vergussmaterials minimiert. Das Abschlusselement kann als einseitig offener Kasten ausgebildet sein, was ebenfalls einfach herzustellen ist.

Vorgeschlagen wird auch, dass der Halterahmen und/oder das Abschlusselement aus Kunststoff hergestellt sind/ist, insbesondere aus Guss oder Spritzguss aus einer Polymermasse oder aus einem Prepolymer. Dies sind preiswerte Materialen, die auch für das Vergussmaterial verwendet werden können. Hierdurch wird vermieden, dass die einzelnen Elemente unterschiedliche thermische und/oder chemische Eigenschaften aufweisen, und so beispielsweise Undichtigkeiten im Betrieb vorgebeugt. Das Polymer oder Prepolymer, das für den Halterahmen oder Teile des Halterahmens genutzt wird, ist vorzugsweise ein Thermoplast mit einem Schmelzpunkt von größer als 80 °C. Beispiele hierfür sind: ABS, Acetal, PPE Harze (wie Noryl der Firma SABIC Global Technologies), Nylon, PEEK, PET, PPSU (wie Radel der Firma Solvay), CPVC, PVC, PP, PE, PVDF, PTFE, PEI (wie Ultem der Firma SABIC Global Technologies) und Polysulfon. Das Vergussmaterial ist vorzugsweise ein Duroplast, beispielsweise Polyurethan oder Epoxid.

Vorgeschlagen wird ferner als Alternative, dass der Halterahmen und/oder das Abschlusselement aus Metall sind/ist, insbesondere aus Stahl, Edelstahl oder Aluminium. Dies sind chemisch besonders resistente und langlebige Materialien mit dazuhin hoher Festigkeit.

Eine andere Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass die Filterelemente durch das Vergussmaterial unlösbar mit dem Halterahmen verbunden sind. Damit erfüllt das Vergussmaterial eine Doppelfunktion, nämlich einerseits die Abdichtung zwischen Filterelement und Halterahmen, ohne dass ein zusätzliches Dichtungselement erforderlich ist, und andererseits die unlösbare Festlegung der Filterelemente an dem Halterahmen.

Möglich ist auch, dass das Abschlusselement mit dem Halterahmen lösbar verbunden ist. Auf diese Weise erreicht man Zugang zu den Permeatkanälen in den Filterelementen, welche bei Defekten eines einzelnen Filterelements abgedichtet werden können. Die Filtereinrichtung muss somit nicht im Ganzen ausgetauscht werden, sondern kann weiterhin ohne Störungen, lediglich durch Eliminierung des defekten Filterelements betrieben werden. Dabei kann eine Ausnehmung auf einer Innenseite des Abschlusselements und auf einer gegenüberliegenden Seite des Halterahmens zur Festlegung einer Dichtung vorhanden sein. Durch Verschraubungen sind Halterahmen und Abschlusselement flüssigkeitsdicht aber lösbar miteinander verbunden.

Eine Weiterbildung besteht darin, dass an dem Abschlusselement mindestens ein Abführanschluss vorhanden ist. Dieser kann entweder beim Herstellen bereits aus- bzw. angeformt werden, oder beispielsweise als separater Stutzen in eine Öffnung im Abschlusselement eingeklebt oder eingeschraubt werden, oder einfach aus einer Öffnung im Abschlusselement bestehen. Insbesondere eignet sich die Stirnseite des Abschlusselements hierzu, da dann die horizontale und/oder vertikale Anordenbarkeit der Filterelemente nicht gestört wird.

Vorgeschlagen wird auch, dass das Abschlusselement und/oder der Halterahmen auf einer Außenfläche einen Vorsprung aufweisen/aufweist, der zu einer Ausnehmung in einer entgegengesetzt angeordneten Außenfläche komplementär ist. Damit können die Filterelemente einfach zu Stapeln zusammengefügt werden, wobei sie durch die Ausnehmung bzw. der Vorsprung unverrückbar und definiert zueinander positioniert sind.

Ferner ist möglich, dass an beiden Enden der Filterelemente jeweils ein Halteelement vorhanden ist. Alternativ kann auch nur an einem Ende der Filterelemente ein Halteelement vorhanden sein, wohingegen das andere Ende blind vergossen ist. Es sind also für jeden Einsatzzweck ("Dead-End" oder "Cross-Flow ") entsprechende Ausgestaltungen möglich.

Eine Weiterbildung zeichnet sich ferner dadurch aus, dass der Halterahmen für jedes Filterelement einen separaten Aufnahmeschlitz aufweist, in den das Filterelement mit dem Vergussmaterial eingegossen ist. Die Filterelemente werden also in den Aufnahmeschlitzen, zwischen denen sich Stege ergeben, festgelegt und darin vergossen. Dies erhöht die Stabilität des Gesamtverbunds. Außerdem wird durch die Stege eine deutliche Einsparung des erforderlichen Vergussmateriales erreicht, und außerdem dienen die Stege als Abstandhalter. Somit können auch Filterelemente mit kostspieligeren Vergussmaterialien für Anwendungen im Trinkwasserbereich oder auch abrasiveren Filtrationsmedien ohne erhebliche Kostenerhöhung des gesamten Filterelements hergestellt und eingesetzt werden.

Denkbar ist, dass der Halterahmen mindestens eine Innenfläche aufweist, die einem Filterelement oder den Filterelementen zugewandt ist, die vom Vergussmaterial kontaktiert wird, und die gegenüber einer Längsachse eines Filterelements schräg angeordnet ist. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn eine Weite einer von der Innenfläche begrenzten Öffnung zum Abschlusselement hin zunimmt. Das bedeutet, dass der bestehende Raum zwischen Halterahmen und den Filterelementen durch das zunächst flüssige Vergussmaterial keilförmig ausgefüllt wird. Wird die Filtereinrichtung dann von einer Permeatseite (also vom Flüssigkeits-Sammelraum) entgegen einer Filtrationsrichtung zur Rückspülung mit Druck beaufschlagt, so verkeilt sich das Vergussmaterial im Halterahmen. Auf diese Weise wird eine weitaus höhere Druckstabilität erreicht als dies bisher bei herkömmlichen Filtereinrichtungen möglich war. Grundsätzlich denkbar ist aber auch, dass die Weite zum Abschlusselement hin abnimmt. Ferner ist es möglich, dass eine Innenfläche eine Schräge hat, die anders geneigt ist als die Schräge einer anderen Innenfläche, und zwar sowohl im Hinblick auf den Winkel als auch im Hinblick auf die Ausrichtung der Schräge. Auch sind innerhalb einer Innenfläche unterschiedliche Schrägen denkbar, beispielsweise abwechselnd solche, deren Weite zum Abschlusselement hin zunimmt, und solche, deren Weite zum Abschlusselement hin abnimmt.

Möglich ist ferner, dass der Halterahmen mindestens eine Innenfläche aufweist, die einem Filterelement oder den Filterelementen zugewandt ist, die vom Vergussmaterial kontaktiert wird, und die mindestens eine Verzahnung mit dem Vergussmaterial, insbesondere mindestens eine Ausnehmung und/oder mindestens eine Erhebung aufweist. Hierdurch ergibt sich eine weitere Verzahnung und wird eine zusätzliche Erhöhung der Stabilität bewirkt.

Im Übrigen können die oben erwähnten Innenflächen des Halterahmens auch nach innen oder außen gekrümmt verlaufen, und/oder sie können auch weitere mögliche Verzahnungen in beliebiger Anzahl und Form vom Halterahmen weg in das Vergussmaterial oder in die andere Richtung hin aufweisen. Es versteht sich ferner, dass jegliche Art der Schräge der Innenfläche - ob nach außen oder nach innen - und/oder der Krümmung - ob nach außen oder nach innen - und/oder der Verzahnung zur Verstärkung der Stabilität nicht nur auf einer Innenseite oder den Innenseiten des Halterahmens sondern stattdessen oder zusätzlich auch auf einer Innenseite oder den Innenseiten der einzelnen Stege vorhanden sein kann, wenn solche vorgesehen sind, und dass sämtliche oben erwähnten Maßnahmen zur Erhöhung der Stabilität in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden können. Somit wird nicht nur die Stabilität des ganzen Bündels aus Filterelementen verstärkt sondern auch die Stabilität jedes einzelnen Filterelements.

Es versteht sich, dass unter einem "Abschlusselement" nicht zwingend ein jeder Filtereinrichtung bzw. jedem Halterahmen individuell zugeordnetes Teil zu verstehen ist. Möglich ist beispielsweise auch, dass an einem Abschlusselement mehrere Halterahmen befestigt sind. Das Abschlusselement kann dabei plattenförmig sein, es kann aber auch als Teil einer Sammeleinrichtung, an der eine Vielzahl von Filtereinrichungen angeordnet ist, ausgebildet sein, oder durch eine solche Sammeleinrichtung selbst gebildet sein. Der Permeatsammelraum ist dann beispielsweise in der Sammeleinrichtung vorhanden und ein Permeatsammelraum, an den eine Vielzahl von Filtereinrichtungen angeschlossen ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer Filtereinrichtung;

Figur 2 eine perspektivische Explosionsansicht der Filtereinrichtung von Figur 1;

Figur 3 ein seitlicher Längsschnitt durch die Filtereinrichtung von Figur 1;

Figur 4 eine perspektivische Explosionsansicht einer zweiten Ausführungsform eines Filterelements;

Figur 5 eine teilweisen schematischen Längsschnitt durch eine dritte Ausführungsform einer Filtereinrichtung;

Figur 6 eine Ansicht ähnlich wie Figur 5 durch eine vierte Ausführungsform einer Filtereinrichtung;

Figur 7 eine Ansicht ähnlich wie Figur 6 durch eine fünfte Ausführungsform einer Filtereinrichtung; und

Figur 8 eine perspektivische Ansicht einer turmartigen Sammeleinrichtung mit zwei Abschlusselementen für jeweils sechs Filterelemente.

In allen Figuren tragen Elemente und Bereiche, welche funktionsäquivalent sind, die gleichen Bezugszeichen.

In den Figuren 1 bis 3 trägt eine erste Ausführungsform einer Filtereinrichtung insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie umfasst eine Vielzahl (ein "Bündel") von plattenförmigen und parallel zueinander angeordneten Filterelementen 12. Sie sind aus einem porösen keramischen Material hergestellt und weisen jeweils in ihrem Inneren eine Vielzahl von zueinander parallelen und sich über die gesamte Länge des Filterelements 12 erstreckenden Kanälen 14 auf, die in entsprechende Stirnflächen 16a und 16b eines Filterelements münden (siehe Figuren 3 und 4). Die Außenseite 18 eines jeden Filterelements 12 ist mit einem dünnen keramischen Material (nicht dargestellt) beschichtet, welches eine äußerst kleine Porenweite hat und insoweit eine Filtrationsmembran bildet. Man spricht insoweit auch von einer filteraktiven Außenseite. Bei den innen liegenden Kanälen 14 handelt es sich insoweit um Abführkanäle für die gefilterte Flüssigkeit ("Permeat").

Die Filtereinrichtung 10 umfasst ferner ein insgesamt rechteckiges Halteelement 20. Dieses ist im Wesentlichen aus einem Guss oder Spritzguss aus einer flüssigen Polymermasse oder aus einem flüssigen Prepolymer hergestellt und mehrteilig: es umfasst einen insgesamt rechteckigen Halterahmen 22, ein rechteckiges plattenartiges bzw. als einseitiger offener Kasten ausgebildetes Abschlusselement 24, und ein Vergussmaterial 26, das jedoch nur in Figur 1 und dort nur in einem kleinen Bereich gezeichnet ist. Alternativ können der Halterahmen 22 und/oder das Abschlusselement 24 aus Metall hergestellt sein, insbesondere aus Stahl, Edelstahl oder Aluminium.

Der Halterahmen 22 weist eine mittige und rechteckige Öffnung 28 auf, deren Breite und Höhe etwas größer ist als die Breite und Höhe des Bündels aus Filterelementen 12, sowie einen außen um die Öffnung 28 umlaufenden Kragen 30. Die Filterelemente 12 werden mittels des Vergussmaterials 26 in die Öffnung 26 eingegossen und auf diese Weise flüssigkeitsdicht und unlösbar in der Öffnung und damit am Halterahmen 22 festgelegt. Es versteht sich, dass die Mündungen der Kanäle 14 dabei von dem Vergussmaterial 26 freibleiben. Wie unter anderem aus Figur 3 hervorgeht, ist die Stirnfläche 32 des Halterahmens 22 bündig mit den Stirnflächen 16 der Filterelemente 12.

Das als separates Teil produzierte Abschlusselement 24 ist flüssigkeitsdicht an der Stirnfläche 32 des Halterahmens 22 über Verschraubungen 34 lösbar angebracht. Abschlusselement 24 und Halterahmen 22 sind also zweistückig. Zwischen Halterahmen 14 und Sammelraum 16 liegt eine Dichtung 37 in einer im Abschlusselement 24 ausgebildeten umlaufenden Aufnahmenut (ohne Bezugszeichen). An dem Abschlusselement 24 sind auf dessen Außenseite jeweils zwei stutzenartig ausgebildete Abführanschlüsse 36 vorhanden, die über eine Durchgangsöffnung 38 mit einem zwischen Halterahmen 22 und Abschlusselement 24 gebildeten Flüssigkeits-Sammelraum 40 ("Permeat-Sammelraum") kommunizieren. An die Abführanschlüsse 36 können entsprechende Flüssigkeitsleitungen (nicht dargestellt) angeschlossen werden, durch die die gefilterte Flüssigkeit ("Permeat") zur weiteren Verwendung abgeleitet werden kann. Aus Figur 3 ist ersichtlich, dass der Flüssigkeits-Sammelraum 40 vollständig im Abschlusselement 24 gebildet ist.

Auf einer oberen Außenfläche 42 (bezogen auf die Figuren 1 bis 3) des Abschlusselements 24 befinden sich zwei Ausnehmungen 44. Von einer zur Außenfläche 42 entgegengesetzt angeordneten unteren (bezogen auf die Figuren 1 bis 3) Außenfläche 46 des Abschlusselements 24 ragen an entsprechenden Stellen zwei zu den Ausnehmungen 44 komplementäre und nur in Figur 3 sichtbare Vorsprünge 48 ab. Auf diese Weise kann aus mehreren Filtereinrichtungen 10 ein ganzer Filtrationsturm bzw. Rack bausteinartig und stabil übereinander gestapelt werden.

Die Filtereinrichtung 10 wird folgendermaßen hergestellt: Zunächst werden die Filterelemente 12 mittels einer nicht gezeigten Hilfsvorrichtung zu einem parallelen Bündel zusammengefasst, und zwar derart, dass zwischen den Außenflächen benachbarter Filterelemente 12 ein Abstand vorliegt. Das Bündel wird dann in die Öffnung 28 im Halterahmen 22 eingeführt. Dabei liegen der Halterahmen 22 als auch die Stirnflächen 16 der Filterelemente 12 eben an einem Gegenelement bspw. aus Silikon an, wobei die Filterelemente 12 vorzugsweise mit ihrer Längsachse vertikal ausgerichtet sind und der Halterahmen 22 unten ist. Nun wird von oben das noch flüssige Vergussmaterial 26 in den Spalt zwischen dem Halterahmen 22 und dem Bündel aus den Filterelementen 12, und in die Spalte zwischen den Filterelementen 12 eingegossen und ausgehärtet. An diese vorgefertigte Einheit aus Halterahmen 22 und Filterelementen 12 wird dann das Abschlusselement 24 angeschraubt.

Aus den Figuren 1 bis 3 ist ersichtlich, dass an beiden Enden der Filterelemente 12 jeweils ein Halteelement 20 vorhanden ist.

Eine zweite Ausführungsform einer Filtereinrichtung 10 ist in Figur 4 gezeigt: Diese unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform zunächst durch die Ausgestaltung des Halterahmens 22. Dieser besitzt zur weiteren Stabilisierung der einzelnen Filterelemente 12 für jedes Filterelement 12 einen separaten Aufnahmeschlitz 28, in den das Filterelement 12 mit dem Vergussmaterial 26 fluiddicht und unlösbar eingegossen ist. Zwischen benachbarten Aufnahmeschlitzen 28 ist jeweils ein Steg 49. Ein Kragen ist nicht vorhanden, könnte grundsätzlich aber vorhanden sein. Ferner ist bei der in Figur 4 gezeigten Ausführungsform nur an einem Ende der Filterelemente 12 ein Halteelement 20 vorhanden, wohingegen das andere Ende (in Figur 4 oben) blind vergossen ist, was aber ebenfalls lediglich optional ist.

Die dritte Ausführungsform von Figur 5 entspricht im Grundsatz wieder eher jener der Figuren 1 bis 3. Jedoch weist der Halterahmen 22 eine Innenfläche 50 auf, die den Filterelementen 12 zugewandt ist und die vom Vergussmaterial 26 kontaktiert wird. Die Innenfläche 50 ist gegenüber einer Längsachse 52 der Filterelemente 12 schräg angeordnet (Winkel A). Dabei nimmt eine Weite der von der Innenfläche 50 begrenzten Öffnung 28 zum Abschlusselement 24 hin zu.

Die vierte Ausführungsform der Figur 6 ist ganz ähnlich zu jener der Figur 5. Wieder weist der Halterahmen 22 die schräge Innenfläche 50 auf, die den Filterelementen 12 zugewandt ist und die vom Vergussmaterial 26 kontaktiert wird. Zusätzlich ist jetzt aber noch eine Verzahnung mit dem Vergussmaterial 26 vorhanden, die vorliegend durch eine Ausnehmung 54 in der Innenfläche 50 gebildet wird, in die das Vergussmaterial 26 einfließt. Wie aus Figur 7 ersichtlich ist, kann auch eine Erhebung 56 vorhanden sein, die dann vom Vergussmaterial 26 umschlossen wird. Möglich ist, die Verzahnung auch ohne die Schräge einzusetzen. Auch kann die Innenfläche nach außen oder nach innen gekrümmt sein.

Bei der Ausführungsform der Figur 8 ist das "Abschlusselement" 24 nicht ein jeder Filtereinrichtung 10 bzw. Halterahmen 22 individuell zugeordnetes Teil. Statt dessen sind an einem Abschlusselement 24 mehrere Halterahmen 22 und somit mehrere Filtereinrichtungen 10 mit einer Vielzahl von Filterelementen 12 befestigt. Insofern hat eine solche Ausführungsform ein Halteelement 20 mit mehreren Halterahmen 22 und mehreren Filtereinrichtungen 10 und einer Vielzahl von Filterelementen 12. Die Filtereinrichtungen 10 können jenen in den vorhergehenden Figuren entsprechen.

Dabei ist das Abschlusselement 24 als Teil einer turmartigen Sammeleinrichtung 58 ausgebildet, und zwar in Form einer in Figur 8 dem Betrachter zugewandten und daher sichtbaren Vorderwand 60 und einer in Figur 8 vom Betrachter abgewandten und daher nicht sichtbaren Rückwand der Sammeleinrichtung 58. Die Sammeleinrichtung 58 hat also beispielhaft zwei Abschlusselemente 24. Man erkennt in Figur 8 im Falle der obersten Filtereinrichtung 10, welche aus Darstellungsgründen alleine mit Bezugszeichen versehen ist, dass in der dort sichtbaren Vorderwand 60 eine rechteckige Öffnung 62 vorhanden ist, an der umlaufend Schraublöcher 64 vorhanden sind, die mit entsprechenden Mitteln im Halterahmen 22 die Verschraubung 34 bilden.

Insgesamt weist die Vorderwand 60 sechs solcher Öffnungen 62 mit entsprechenden Schraublöchern 64 auf, so dass dort sechs Filtereinrichtungen 10 vertikal übereinander montiert werden können. Gleiches gilt für die Rückwand der Sammeleinrichtung 58. Es versteht sich, dass bei nicht gezeigten Ausführungsformen auch sehr viel mehr als sechs Filtereinrichtungen vorhanden sein können, und dass diese nicht nur vertikal übereinander, sondern zusätzlich oder alternativ beispielsweise nebeneinander angeordnet sein können.

Der Permeatsammelraum 40 ist im Inneren der Sammeleinrichtung 58 vorhanden. Er wird insoweit einerseits durch die Innenseite der Vorderwand 60, den Rand der Öffnung 62, das Vergussmaterial 26, und eventuell auch noch durch den inneren Rand des Halterahmens 22 einer Filtereinrichtung 10 begrenzt, sowie zusätzlich noch durch eine Innenseite der Rückwand, Seitenwände 68, eine Deckenwand 70, und einen nicht sichtbaren Boden. Bei einer nicht gezeigten Ausführungsform ist der Permeatsammelraum zum Teil als separates Teil, beispielsweise als ein Sammelkanal, in der Sammeleinrichtung ausgebildet, von dem dann entsprechende Anschlusskanäle zu den einzelnen Filtereinrichtungen führen. Im Sinne der vorliegenden Beschreibung gehören diese Anschlusskanäle somit ebenfalls zur Begrenzung des Permeatsammelraums.

Zum Abführen des gefilterten Fluids kann an den Permeatsammelraum 40 eine nicht dargestellt Unterdruckquelle angeschlossen sein. Die Sammeleinrichtung 58 der Figur 8 ist vertikal angeordnet. Hierzu verfügt sie über einen Standfuß 66. Der Vorteil einer solchen turmartigen Sammeleinrichtung 58 ist eine kompakte Bauweise und eine hohe Filtrierleistung.

Es versteht sich, dass insbesondere die Varianten der Figuren 5, 6 und 7 einzeln und in beliebigen Kombinationen möglich sind. Grundsätzlich sind ferner die besonderen Merkmale der Ausführungsformen der Figuren 5, 6 und 7 auch bei dem Halterahmen 22 der Figuren 1 bis 4 anwendbar, bei Figur 4 dann in den Schlitzen 28.

Claims

Filtereinrichtung (10) zum Filtern einer Flüssigkeit, insbesondere zur Aufbereitung von Wasser, welche umfasst: mindestens zwei plattenförmige Filterelemente (12) und mindestens ein Halteelement (20) für die Filterelemente (12), dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (20) einen Halterahmen (22), ein Vergussmaterial (26) und ein vom Halterahmen (22) separates Abschlusselement (24) umfasst, wobei das Vergussmaterial (26) derart zwischen den Filterelementen (12) und dem Halterahmen (22) angeordnet ist, dass es die Filterelemente (12) gegenüber dem Halterahmen (22) abdichtet, das Abschlusselement (24) am Halterahmen (22) flüssigkeitsdicht befestigt ist, und dass der Halterahmen (22) und/oder das Vergussmaterial (26), und das Abschlusselement (24) mindestens einen Bereich eines Flüssigkeits-Sammelraums (40) begrenzen.
Filtereinrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stirnfläche (32) des Halterahmens (22) bündig mit den Stirnflächen (16) der Filterelemente (12) ist und/oder der Flüssigkeits-Sammelraum (40) mindestens bereichsweise im Abschlusselement (24) gebildet ist.
Filtereinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halterahmen (22) und/oder das Abschlusselement (24) aus Kunststoff hergestellt sind/ist, insbesondere aus Guss oder Spritzguss aus einer Polymermasse oder aus einem Prepolymer.
Filtereinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halterahmen (22) und/oder das Abschlusselement (24) aus Metall sind/ist, insbesondere aus Stahl, Edelstahl oder Aluminium.
Filtereinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterelemente (12) durch das Vergussmaterial (24) unlösbar mit dem Halterahmen (22) verbunden sind.
Filtereinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschlusselement (24) mit dem Halterahmen (22) lösbar verbunden ist.
Filtereinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Abschlusselement (24) mindestens ein Abführanschluss (36) vorhanden ist.
Filtereinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschlusselement (24) und/oder der Halterahmen (22) auf einer Außenfläche (46) einen Vorsprung (48) aufweisen/aufweist, der zu einer Ausnehmung (44) in einer entgegengesetzt angeordneten Außenfläche (42) komplementär ist.
Filtereinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an beiden Enden der Filterelemente (12) jeweils ein Halteelement (20) vorhanden ist.
Filtereinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass nur an einem Ende der Filterelemente (12) ein Halteelement (20) vorhanden ist, wohingegen das andere Ende blind vergossen ist.
Filtereinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halterahmen (22) für jedes Filterelement (12) einen separaten Aufnahmeschlitz (28) aufweist, in den das Filterelement (12) mit dem Vergussmaterial (26) eingegossen ist.
Filtereinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halterahmen (22) mindestens eine Innenfläche (50) aufweist, die einem Filterelement (12) oder den Filterelementen (12) zugewandt ist, die vom Vergussmaterial (26) kontaktiert wird, und die gegenüber einer Längsachse (52) eines Filterelements (12) schräg angeordnet ist, vorzugsweise derart, dass eine Weite einer von der Innenfläche (50) begrenzten Öffnung (28) zum Abschlusselement (24) hin zunimmt.
Filtereinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halterahmen (22) mindestens eine Innenfläche (50) aufweist, die einem Filterelement (12) oder den Filterelementen (12) zugewandt ist, die vom Vergussmaterial (26) kontaktiert wird, und die mindestens eine Verzahnung mit dem Vergussmaterial (26), insbesondere mindestens eine Ausnehmung (54) und/oder mindestens eine Erhebung (56) aufweist.
Filtereinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Filterelemente (12) jeweils eine filteraktive Außenseite (18) sowie mindestens einen innenliegenden Abführkanal (14) für die gefilterte Flüssigkeit aufweisen.
Filtereinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Abschlusselement (24) mehrere Halterahmen (22) befestigt sind.
Filtereinrichtung (10) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschlusselement (24) als Teil einer Sammeleinrichtung (58), an der eine Vielzahl von Filtereinrichtungen (10) angeordnet ist, ausgebildet ist.