DE102009004801A1

DE102009004801A1 - Device for filtering fluid-solid mixtures

Info

Publication number: DE102009004801A1
Application number: DE102009004801A
Authority: DE
Inventors: Werner Lauth
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-01-13
Filing date: 2009-01-13
Publication date: 2010-07-15
Also published as: WO2010081668A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Filtern von Fluid-Feststoff-Gemischen (8) mit einem eine Achse (1) umschließenden Gehäuse (2), dem über einen Einkauf (7) das Fluid-Feststoff-Gemisch (8) zugeführt und aus dem über einen Ablauf das Filtrat (22) abgezogen wird. In dem Gehäuse (2) ist eine Filtereinheit (4) untergebracht, die eine Vielzahl jeweils einen Filtratraum (13) aufweisender Filterelemente (12) umfasst, die unter Bildung von Zwischenräumen (10) in gegenseitigem axialem Abstand planparallel zueinander angeordnet sind. Ein koaxial zur Achse (1) verlaufender Rotor (6) umfasst eine Rotorwelle (23), von der aus sich turbulenzerzeugende Mittel (27, 27') in die Zwischenräume (10) hinein erstrecken. Die Erfindung sieht vor, dass die turbulenzerzeugenden Mittel (27, 27') eine ausgeprägte Längserstreckungsrichtung besitzen mit einem ersten Längsende, das am Rotor (6) befestigt ist und einem zweiten Längsende, das im Zwischenraum (10) endet. Dabei sind die turbulenzerzeugenden Mittel (27, 27') über ihre gesamte Länge im lichten Abstand zu den Filterelementen (12) angeordnet. Durch die Erfindung wird eine Zone heftiger Turbulenzen erzeugt, die einer Deckschichtbildung im Bereich der Filterfläche vorbeugt.The invention relates to a device for filtering fluid-solid mixtures (8) with an axis (1) enclosing the housing (2) via a purchase (7) the fluid-solid mixture (8) and fed from the over a drain the filtrate (22) is withdrawn. Housed in the housing (2) is a filter unit (4) which comprises a plurality of filter elements (12), each having a filtrate space (13), which are arranged plane-parallel to each other, forming intermediate spaces (10) at mutual axial spacing. A rotor (6) extending coaxially with the axis (1) comprises a rotor shaft (23) from which turbulence-generating means (27, 27 ') extend into the intermediate spaces (10). The invention provides that the turbulence-generating means (27, 27 ') have a pronounced longitudinal extension direction with a first longitudinal end fixed to the rotor (6) and a second longitudinal end terminating in the intermediate space (10). The turbulence-generating means (27, 27 ') are arranged over their entire length at a clear distance from the filter elements (12). By the invention, a zone of violent turbulence is generated, which prevents a cover layer formation in the region of the filter surface.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Filtern von Fluid-Feststoff-Gemischen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Der Einsatzbereich derartiger Vorrichtungen erstreckt sich über das gesamte Gebiet der Membranfiltration und deckt somit sowohl die Micro- als auch Ultra- als auch Nanofiltration ab. Sogar im Bereich der Umkehrosmose ist die Umsetzung der Erfindung möglich.The The invention relates to a device for filtering fluid-solid mixtures according to the preamble of claim 1. The Application of such devices extends over the entire field of membrane filtration, thus covering both micro- as well as ultra- as well as nanofiltration. Even in the Reverse osmosis area, the implementation of the invention is possible.

Das Grundprinzip der Filtration besteht darin, das zu filtrierende Fluid-Feststoff-Gemisch an einer Filterfläche vorbeizuführen, deren Öffnungen bzw. Poren so auf das Fluid-Feststoff-Gemisch abgestimmt sind, dass zumindest eine Komponente aus dem Gemisch (Filtrat) die Filterfläche ungehindert durchströmen kann, während die übrigen Komponenten (Retentat) von der Filterfläche zurückgehalten werden. Triebkraft für die Durchströmung der Filterfläche ist die Druckdifferenz zwischen dem Bereich vor der Filterfläche und dem Bereich dahinter, die auch als Transmembrandruck bezeichnet wird.The The basic principle of filtration is the fluid-solid mixture to be filtered To pass on a filter surface, whose openings or pores are matched to the fluid-solid mixture, that at least one component from the mixture (filtrate) the filter surface can flow freely, while the rest Components (retentate) retained by the filter surface become. Driving force for the flow through the filter surface is the pressure difference between the area in front of the filter surface and the area behind it, also called transmembrane pressure becomes.

Bei der statischen Filtration wird das zu filtrierende Fluid-Feststoff-Gemisch unter Druck in den Filterbereich vor der Filterfläche geführt, von wo es infolge des Transmembrandrucks als Filtrat den Filter passiert. Dabei sammeln sich größere Partikel auf der Filterfläche an und bilden einen Filterkuchen. Dieser Vorgang wird auch als Deckschichtbildung oder Verblockung bezeichnet. Die Folge ist eine verminderte Filterleistung, die zwar in einem gewissen Rahmen durch eine Erhöhung des Transmembrandrucks ausgeglichen werden kann. Der maximal aufbringbare Druck ist allerdings von der Art des zu filtrierenden Gemisches sowie der mechanischen Festigkeit des Filters begrenzt.at the static filtration becomes the fluid-solid mixture to be filtered guided under pressure into the filter area in front of the filter surface, from where it passes through the filter as a result of the transmembrane pressure as a filtrate. Larger particles collect on the filter surface and form a filter cake. This process is also called covering layer formation or blocking. The consequence is a reduced filter performance, although to some extent by an increase in the Transmembrane pressure can be compensated. The maximum applicable However, pressure depends on the type of mixture to be filtered and the mechanical strength of the filter is limited.

Sinkt die Filterleistung infolge Deckschichtbildung unter einen bestimmten Grenzwert, müssen statische Filter zur Erhaltung der gewünschten Flussrate bei möglichst geringem Energiebedarf in regelmäßigen Intervallen durch Rückspülung und/oder Säuberung der Filterflächen von Verblockungen befreit werden, was sich infolge der damit verbundenen Unterbrechung des Filtrationsbetriebs und notwendigen Wartung nachteilig auf die Betriebskosten auswirkt.Sinks the filter performance due to topcoat formation below a certain Limit value, static filters must be used to maintain the desired Flow rate with the lowest possible energy consumption in regular Intervals by backwashing and / or cleaning the filter surfaces are freed from blocking what due to the associated interruption of the filtration operation and necessary maintenance adversely affects the operating costs.

Um die Verblockungsneigung zu verringern, ist mit der Cross-Flow-Filtration auch schon ein Verfahren bekannt, bei dem die Filterelemente auf der Druckseite parallel zu ihren Filterflächen überströmt werden. Die Überströmung erzeugt dabei parallel zur Filterfläche gerichtete Scherkräfte, die die an der Filterfläche anhaftenden Partikel ganz oder wenigstens teilweise loslösen. Der Vorteil der Cross-Flow-Filtration liegt vor allem in den längeren Standzeiten der Filterelemente. Als Nachteil erweisen sich jedoch die großen Volumina des Fluid-Feststoff-Gemisches, die zur Erzeugung der Überströmung im Kreislauf gepumpt werden müssen und so einen hohen Energiebedarf verursachen.Around to reduce the tendency to block is with the cross-flow filtration already a method is known in which the filter elements the pressure side are overflowed parallel to their filter surfaces. The overflow creates parallel to the filter surface directed shear forces on the filter surface completely or at least partially dissolve away adhering particles. The advantage of cross-flow filtration is above all in the longer service life the filter elements. As a disadvantage, however, prove the big ones Volumes of the fluid-solid mixture used to generate the overflow need to be pumped in the circulation and so a high energy demand cause.

Zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen Filterflächen und zu filtrierendem Gemisch ist zudem die dynamische Filtration bekannt, bei der eine Überströmung der Filterflächen durch eine Bewegung des Filters gegenüber dem zu filtrierenden Gemisch erzielt wird. Wie in der WO 2002/005935 beschrieben, kann dies beispielsweise durch Rotation von Filterelementen innerhalb des Filtergehäuses erreicht werden. Dadurch ist es möglich, mit geringem Transmembrandruck und geringer Pumpenleistung eine ausreichend starke Überströmung der Filterflächen zu schaffen, um diese weitgehend frei von Verblockung zu halten. Allerdings bedingt der rotierende Mechanismus eine aufwändige und damit teure Konstruktion der Filtervorrichtung und die mit Druck beaufschlagten Dichtungen stellen gegenüber bewegten Maschinenteilen eine stets latente Schwachstelle im System dar.To generate a relative movement between the filter surfaces and the mixture to be filtered, the dynamic filtration is also known, in which an overflow of the filter surfaces is achieved by a movement of the filter relative to the mixture to be filtered. Like in the WO 2002/005935 described, this can be achieved for example by rotation of filter elements within the filter housing. This makes it possible to create a sufficiently strong flow over the filter surfaces with low transmembrane pressure and low pump power to keep them largely free of blocking. However, the rotating mechanism requires a complex and therefore expensive construction of the filter device and the pressurized seals represent an always latent weak point in the system compared to moving machine parts.

Eine Weiterentwicklung der dynamischen Filtration ist in der WO 2004/018083 beschrieben. Dort ist ein Filterelement mit einer Vielzahl von auf einer Kreisbahn um eine zentrale Achse mit einheitlichem Umfangsabstand angeordneten Filterpakten gezeigt. Jedes Filterpaket besteht im Wesentlichen aus einer Hohlwelle und darauf planparallelen und in axialem Abstand angeordneten Filterscheiben, wobei die Filterscheiben unterschiedlicher Filterpakete jeweils in gemeinsamen übereinander liegenden Ebenen angeordnet sind. Auf diese Weise ergeben sich zwischen den Filterscheiben durchgehende Zwischenräume. Im Zentrum der von den Filterpaketen gebildeten Kreisbahn ist ein Rotor mit einer Antriebswelle und darauf sitzenden Turbulenzscheiben angeordnet. Die relative Lage von Rotor und Filterelement ist derart, dass sich die Turbulenzscheiben in die Zwischenräume zwischen den Filterscheiben hinein erstrecken. Mit Hilfe der rotierenden Scheiben sollen Turbulenzen an der Oberfläche der Filterscheiben erzeugt werden, die einer Deckschichtbildung entgegenwirken. Der Vorteil dieser Weiterentwicklung liegt darin, dass die Turbulenzscheiben mit einer im Vergleich zu den Filterscheiben höheren Drehzahl betrieben werden können.An advancement of the dynamic filtration is in the WO 2004/018083 described. There is shown a filter element with a plurality of arranged on a circular path around a central axis with uniform circumferential spacing filter pacts. Each filter pack consists essentially of a hollow shaft and thereon plane-parallel and arranged at an axial distance filter discs, wherein the filter discs of different filter packs are each arranged in common superimposed planes. In this way, between the filter discs continuous spaces. In the center of the circular path formed by the filter packs, a rotor is arranged with a drive shaft and turbulence disks seated thereon. The relative position of the rotor and filter element is such that the turbulence disks extend into the spaces between the filter disks. With the help of the rotating discs turbulence should be generated on the surface of the filter discs, which counteract a top layer formation. The advantage of this further development is that the turbulence discs can be operated at a higher speed in comparison to the filter discs.

Eine Abwandlung dieser bekannten Turbulenzscheiben ist in der DE 697 31 738 beschrieben. Die dort offenbarten Turbulenzscheiben weichen von der Kreisform ab und werden in jeder Ebene von jeweils zwei achssymmetrisch zueinander angeordneten Flügeln gebildet, die aufgrund ihrer S-förmigen Krümmung neben Turbulenzen zusätzlich eine radial gerichtete Strömung in den Zwischenräumen zweier Filterscheiben erzeugen.A modification of these known turbulence discs is in the DE 697 31 738 described. The turbulence disks disclosed there deviate from the circular shape and are formed in each plane by two axially symmetrically arranged vanes which, in addition to turbulences, additionally generate a radially directed flow in the interspaces of two filter disks due to their S-shaped curvature.

Eine davon abweichende Art die Filterflächen eines Filterelements frei von Verblockungen zu halten ist aus der JP 62269708 A bekannt. Der dort beschriebene Filter besitzt ebenfalls ein Filterpaket, das sich aus einer Vielzahl von planparallel und in axialem Abstand zueinander angeordneten Filterelementen zusammensetzt. Die Filterelemente sind an ihren planen Oberflächen jeweils mit einer die Filterflächen bildenden Membran belegt. Durch die axiale Staffelung der Filterelemente ergeben sich zwischen den Filterflächen Zwischenräume, durch welche der zu filtrierende Stoff zu den Filterflächen gelangt. Ein solches Filterpaket ist axial durchsetzt von einem Rotor mit einer Antriebswelle und zylindrischen Bürstenelementen, die sich radial in die Zwischenräume hinein erstrecken und mit ihrem Umfang an beiden den Zwischenraum begrenzenden Filterflächen anliegen. Im Zuge der Rotationsbewegung der Bürsten um die Drehachse des Rotors reiben die Bürsten auf den Filterflächen und lösen auf diese Weise Verblockungen. Diese Vorrichtung zeichnet sich also durch die kontaktbehaftete Reinigung der Filterflächen aus mit dem beträchtlichen Nachteil, dass sowohl die Bürstenelemente als auch die Filterflächen einem mechanischen Verschleiß ausgesetzt sind und dass insbesondere kompressible Feststoffe im Fluid-Feststoff-Gemisch, wie zum Beispiel organische Stoffe, von den Bürsten in die Poren der Filterfläche hineingetrieben werden und ein vollständiges Verblocken der Filterfläche verursachen.A different way to keep the filter surfaces of a filter element free of blockages is from the JP 62269708 A known. The filter described there also has a filter pack, which is composed of a plurality of plane-parallel and axially spaced filter elements. The filter elements are each occupied on their flat surfaces with a membrane forming the filter surfaces. The axial staggering of the filter elements results in gaps between the filter surfaces through which the substance to be filtered reaches the filter surfaces. Such a filter pack is axially penetrated by a rotor having a drive shaft and cylindrical brush elements which extend radially into the intermediate spaces and rest with their circumference at both the filter space delimiting the gap. In the course of the rotational movement of the brushes about the axis of rotation of the rotor, the brushes rub on the filter surfaces and solve in this way blocking. This device is characterized by the contact-based cleaning of the filter surfaces with the considerable disadvantage that both the brush elements and the filter surfaces are exposed to mechanical wear and that in particular compressible solids in the fluid-solid mixture, such as organic substances, from the Brushes are driven into the pores of the filter surface and cause a complete blocking of the filter surface.

Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Filtervorrichtung anzugeben, die einer Deckschichtbildung äußerst effektiv vorbeugt, ohne dabei den Verschleiß an den Filterelementen oder den Energiebedarf zu erhöhen.In front In this context, the object of the invention is to provide a Specify a filter device that a cover layer formation extremely effectively prevents, without the wear on the filter elements or to increase the energy demand.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.These The object is achieved by a device having the features of the patent claim 1 solved.

Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.advantageous Embodiments emerge from the subclaims.

Die Erfindung baut auf dem bekannten Prinzip auf, Verblockungen durch Schaffung von Turbulenzen im Bereich der Filterflächen zu verhindern oder gegebenenfalls zu lösen. Die erfindungsgemäße Umsetzung dieses Prinzips sieht vor, die die Turbulenzen erzeugenden Wirbel in ihrer Wirkungsweise derart zu beeinflussen, dass sich deren Wirksamkeit bei der Freihaltung der Filterflächen von Ablagerungen gegenüber bekannten Vorrichtungen sprunghaft steigert.The Invention builds on the known principle, blocking by Creation of turbulences in the area of the filter surfaces to prevent or if necessary to solve. The inventive Implementation of this principle provides that generating the turbulence Influences in their mode of operation in such a way that their effectiveness in keeping the filter surfaces free from deposits over known devices leaps and bounds increases.

Erreicht wird dies durch turbulenzerzeugende Mittel mit ausgeprägter Längserstreckungsrichtung, das heißt die Länge des turbulenzerzeugenden Mittels entspricht mindestens dem zehnfachen, besser mindestens dem zwanzigfachen der größeren Querschnittsabmessung. Bevorzugt ist ein Verhältnis von Länge zu Breite oder Höhe ≥ 30, vorzugsweise ≥ 50, wobei dazwischen liegende Werte auch ohne ausdrückliche Erwähnung als mitoffenbart anzusehen sind. Die sich daraus ergebende schlanke Bauform ermöglicht ein Hineinreichen der turbulenzerzeugenden Mittel in den Zwischenraum zwischen den einzelnen Filterelementen, wobei konstruktiv stets ein lichter Abstand zu den Filterflächen eingehalten ist. Diese Konstruktionsart zeichnet sich also durch eine berührungslose Betriebsart des Rotors aus.Reached this is more pronounced by turbulence generating agents Longitudinal direction, that is the length of the turbulence-generating agent is at least tenfold, better at least twenty times the larger cross-sectional dimension. Preferred is a ratio of length to width or height ≥ 30, preferably ≥ 50, where intervening values even without explicit mention to be regarded as co-disclosed. The resulting slim Design allows reaching in the turbulence generating Means in the space between the individual filter elements, being structurally always a clear distance to the filter surfaces is complied with. This type of construction is characterized by a non-contact mode of the rotor.

Im Betrieb einer erfindungsgemäßen Vorrichtung lösen sich entlang der oberen und unteren Längskanten der turbulenzerzeugenden Mittel Wirbel senkrecht zur Rotationseben, und zwar aufgrund der wechselseitigen Ablösung mit wechselnden Drehsinn, was allein schon zu einer verbesserten Wirkungsweise führt. Hinzukommt, dass infolge der Elastizität der turbulenzerzeugenden Mittel und aufgrund des durch die Bewegung im Fluid-Feststoff-Gemisch induzierten Strömungswiderstandes eine oszillierende Bewegung des Mittels in und/oder senkrecht zur Ebene des Zwischenraums ergibt, mit der Folge einer Variation der Wirbeleigenschaften hinsichtlich deren Geometrie, Geschwindigkeit und Ausrichtung im Zwischenraum. Weiteren Einfluss auf die erfindungsgemäße Wirbelbildung nehmen die am freien Ende der turbulenzerzeugenden Mittel auftretenden Endwirbel, deren Rotationsachse rechtwinklig zu den zuvor beschriebenen Wirbel verläuft. Durch die bewusst herbeigeführte Überlagerung der beiden Wirbelsysteme werden äußerst komplexe dreidimensional verlaufende Strömungsverhältnisse geschaffen mit dem Ergebnis, dass eine Deckschichtbildung äußerst effektiv vermieden und gegebenenfalls vorhandene Ablagerungen wirksam entfernt werden.in the Release operation of a device according to the invention along the upper and lower longitudinal edges of the turbulence generating Mean vertebra perpendicular to the rotation plane, due to the mutual Replacement with changing sense of rotation, which alone an improved mode of action leads. Added to that due to the elasticity of the turbulence generating means and due to the induced by the movement in the fluid-solid mixture Flow resistance an oscillating motion of the agent in and / or perpendicular to the plane of the gap results, with the Consequence of a variation of the vortex properties with regard to their Geometry, speed and alignment in the space. further Influence on the vortex formation according to the invention take the occurring at the free end of the turbulence generating means End vertebra whose axis of rotation is at right angles to those described above Vortex runs. By deliberately induced overlay The two vortex systems are extremely complex three-dimensional flow conditions created with the result that a topcoat formation extremely effectively avoided and possibly existing deposits effectively be removed.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Ohne sich darauf einzuschränken, betrifft das Ausführungsbeispiel die Filtration von Flüssigkeiten, aus denen beispielsweise Bakterien entfernt werden sollen. Soweit möglich werden dabei zum einfacheren Verständnis für gleiche oder funktionsgleiche Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet.The Invention is described below with reference to an illustrated in the drawings Embodiment explained in more detail. Without being limited to, the embodiment relates the filtration of liquids, from which, for example, bacteria should be removed. As far as possible thereby become for easier understanding for the same or functionally equal Elements have the same reference numerals.

Es zeigtIt shows

1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung entlang der in 2 dargestellten Linie I-I, 1 a longitudinal section through a device according to the invention along the in 2 illustrated line II,

2 einen Querschnitt durch die in 1 dargestellte Vorrichtung entlang der dortigen Linie II-II, 2 a cross section through the in 1 shown device along the local line II-II,

3 einen Teilschnitt durch einen Rotor im Bereich einer Aufnahme im Detail, 3 a partial section through a rotor in the region of a recording in detail,

4 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung mit über den Umfang des Rotors in Gruppen angeordneten turbulenzerzeugenden Mitteln, 4 a cross-section through an embodiment of the invention with arranged around the circumference of the rotor in groups turbulence generating means,

5 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung im Bereich des Rotors mit unterschiedlich langen turbulenzerzeugenden Mitteln, 5 a cross section through an embodiment of the invention in the region of the rotor with different length turbulence generating means,

6 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung mit exzentrisch angeordnetem Rotor, 6 a cross section through an embodiment of the invention with eccentrically arranged rotor,

7 in schematischer Darstellung die Auslenkung eines turbulenzerzeugenden Mittels, 7 a schematic representation of the deflection of a turbulence-generating agent,

8 einen Teillängsschnitt durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rotors mit Nabensegmenten, 8th a partial longitudinal section through an embodiment of a rotor according to the invention with hub segments,

9 eine Querschnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung mit einem Kontaktschutz an der Filterfläche, 9 a cross section through an embodiment of the invention with a contact protection on the filter surface,

10 einen Schnitt durch die in 9 gezeigte Ausführungsform entlang der Linie X-X, 10 a section through the in 9 shown embodiment along the line XX,

11 eine Detaildarstellung des Bereichs zwischen zwei Filterelementen und 11 a detailed representation of the area between two filter elements and

12 eine Teilansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung auf eine Filterfläche. 12 a partial view of a device according to the invention on a filter surface.

Aus den 1 und 2 ist der genauere Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ersichtlich. Man sieht ein zu einer Achse 1 rotationssymmetrisches zylindrisches Gehäuse 2, dessen Stirnseiten von einem Deckel 3 und einem Boden 4 verschlossen sind. Im vorliegenden Beispiel ist die Achse 1 vertikal ausgerichtet, wobei auch eine horizontale Anordnung der Achse 1 möglich ist. Sowohl Deckel 3 als auch Boden 4 besitzen im Bereich der Achse 1 jeweils eine Öffnung, in die ein Lager 5 beziehungsweise eine Drehdurchführung 25 zur drehbaren und gleichzeitig das Gehäuse 2 druckfest abdichtenden Aufnahme eines Rotors 6 eingesetzt ist.From the 1 and 2 the more detailed structure of a device according to the invention can be seen. You can see to an axis 1 rotationally symmetrical cylindrical housing 2 whose faces are covered by a lid 3 and a floor 4 are closed. In this example, the axis is 1 vertically aligned, with also a horizontal arrangement of the axis 1 is possible. Both lid 3 as well as soil 4 own in the area of the axis 1 one opening each, into which a warehouse 5 or a rotary feedthrough 25 for rotating and at the same time the housing 2 pressure-tight sealing receptacle of a rotor 6 is used.

Unterhalb des Deckels 3 sieht man einen tangential in das zylindrische Gehäuse 2 mündenden Einlauf 7, über den die Beschickung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Fluid-Feststoff-Gemisch in Richtung des Pfeils 8 erfolgt. Oberhalb des Bodens 4 ist ein radial aus dem Gehäuse 2 führender rohrförmiger Feststoffabzug 9 mit integriertem Regulierorgan angeordnet.Below the lid 3 you can see a tangential in the cylindrical housing 2 opening enema 7 , About the loading of the device according to the invention with a fluid-solid mixture in the direction of the arrow 8th he follows. Above the ground 4 is a radial out of the housing 2 leading tubular solid deduction 9 arranged with integrated regulator.

Das Gehäuse 2 dient zur Aufnahme einer Filtereinheit 11 mit einer Vielzahl ringscheibenförmiger Filterelemente 12, die in 2 in einer Draufsicht und in 11 in einem Teilschnitt dargestellt sind. Die Filterelemente 12 besitzen einen doppelwandigen Aufbau um in ihrem Inneren einen Filtratraum 13 zu erzeugen (11). Zumindest eine Seite, bevorzugterweise sowohl die Ober- als auch Unterseite der Filterelemente 12 sind permeabel und bilden somit Filterflächen 14 aus. Im Zentrum der Filterelemente 12 sieht man eine zentrale kreisförmige Öffnung 15. Dadurch weist jedes ringscheibenförmige Filterelement 12 einen äußeren Rand 16 und inneren Rand 17 auf, welche den Filtratraum 13 in radialer Richtung begrenzen und abdichten. Beispielsweise kann ein Filterelement 12 aus Keramik bestehen, mit einem Außendurchmesser von etwa 312 mm und einem Innendurchmesser von etwa 92 mm. Wie ferner aus 2 ersichtlich, besitzt jedes Filterelement 12 mehrere im äußeren Umfangsbereich in gleichmäßigen Umfangsabständen angeordnete periphere Öffnungen 18, welche das Filterelement 12 über seine gesamte Dicke durchdringen und zu deren Rand hin der Filtratraum 13 offen ist.The housing 2 serves to accommodate a filter unit 11 with a plurality of annular disk-shaped filter elements 12 , in the 2 in a plan view and in 11 are shown in a partial section. The filter elements 12 have a double-walled structure around in their interior a Filtratraum 13 to create ( 11 ). At least one side, preferably both the top and bottom of the filter elements 12 are permeable and thus form filter surfaces 14 out. In the center of the filter elements 12 you see a central circular opening 15 , As a result, each annular disk-shaped filter element 12 an outer edge 16 and inner edge 17 on which the filtrate room 13 Limit in the radial direction and seal. For example, a filter element 12 made of ceramic, with an outer diameter of about 312 mm and an inner diameter of about 92 mm. As further out 2 can be seen, has each filter element 12 a plurality of peripheral openings arranged at equal circumferential intervals in the outer circumferential area 18 which the filter element 12 penetrate over its entire thickness and to the edge of the Filtratraum 13 is open.

Eine Vielzahl solcher Filterelemente 12 ist zu einem Filterpaket zusammengefasst und als solches in das Gehäuse 2 eingesetzt. Dabei nehmen die Filterelemente 12 eine koaxial zur Achse 1 liegende Position ein, bei der sie unter Einhaltung eines radialen Abstandes zur Innenwandung des Gehäuses 2 planparallel und mit gegenseitigem axialem Abstand von beispielsweise 5 mm bis 10 mm übereinander liegen. Auf diese Weise entstehen zwischen den einzelnen Filterelementen 12 sich senkrecht zur Achse 1 erstreckende plane Zwischenräume 10. Die Fixierung der Filterelemente 12 im Gehäuse 2 in dieser Position geschieht über achsparallele Halterohre 19, die sich innerhalb der axial fluchtend angeordneten peripheren Öffnungen 18 der Filterelemente 12 bis über den Boden 4 des Gehäuses 2 hinaus erstrecken. Im axialen Überlappungsbereich zwischen den Halterohren 19 und den Filterelementen 12 besitzen die Halterohre 19 in ihrem Rohrmantel Öffnungen, die den Zutritt des Filtrats 22 ins Innere der Halterohre 19 ermöglichen.A variety of such filter elements 12 is summarized into a filter pack and as such in the housing 2 used. The filter elements take 12 a coaxial to the axis 1 lying position, in which they maintain a radial distance to the inner wall of the housing 2 plane-parallel and with mutual axial distance of, for example, 5 mm to 10 mm above each other. In this way arise between the individual filter elements 12 perpendicular to the axis 1 extending plane spaces 10 , The fixation of the filter elements 12 in the case 2 In this position happens over axially parallel holding tubes 19 located within the axially aligned peripheral openings 18 the filter elements 12 over the ground 4 of the housing 2 extend beyond. In the axial overlap area between the holding tubes 19 and the filter elements 12 own the holding tubes 19 in its tube jacket openings, which allow access to the filtrate 22 inside the holding tubes 19 enable.

Zwischen den einzelnen Filterelementen 12 sind im Bereich der peripheren Öffnungen 18 die Halterohre 19 umlaufende Abstandshalter 20 zwischengeschaltet, die nicht nur die axiale Höhe des Zwischenraums 10 definieren, sondern auch eine abdichtende Funktion ausüben. Auf diese Weise bilden Filtratraum 13 und Halterohre 19 ein zusammenhängendes Kanalsystem, durch welches das Filtrat 22 mit dem Durchtritt der Halterohre 19 durch den Boden 4 aus dem Gehäuse 2 abgezogen und nicht weiter dargestellten Verfahrensprozessen zugeführt wird.Between the individual filter elements 12 are in the range of peripheral openings 18 the holding tubes 19 circumferential spacers 20 interposed, not just the axial height of the gap 10 but also perform a sealing function. In this way, form filtrate space 13 and holding tubes 19 a contiguous channel system through which the filtrate 22 with the passage of the holding tubes 19 through the ground 4 out of the case 2 deducted and not shown process processes is supplied.

Der radiale Wandabstand der Filterelemente 12 zum Gehäuse 2 ist unter anderem vom Durchmesser der Filterelemente 12 und dem Volumendurchsatz der Vorrichtung abhängig. Durch geeignete Wahl des radialen Wandabstands kann eine laminare Fluidströmung im umfangsäußeren Bereich des Gehäuses 2 erreicht werden mit dem Vorteil lediglich geringer Druckverluste. Ohne sich darauf einzuschränken, hat sich im Betrieb einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ein radialer Abstand im Bereich von 10 mm bis 30 mm, vorzugsweise etwa 20 mm bewährt.The radial wall distance of the filter elements 12 to the housing 2 is among other things the diameter of the filter elements 12 and the volume throughput of the device. By a suitable choice of the radial wall distance, a laminar fluid flow in the outer circumferential region of the housing 2 can be achieved with the advantage of only low pressure losses. Without being limited thereto, a radial distance in the range of 10 mm to 30 mm, preferably approximately 20 mm, has proven itself during operation of a device according to the invention.

Wie vor allem aus 1 hervorgeht, durchsetzt der bereits eingangs erwähnte Rotor 6 das Gehäuse 2 in axialer Richtung und tritt im Betrieb einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung mit der Filtereinheit 11 in Interaktion. Dazu besitzt der Rotor 6 eine koaxial mit der Achse 1 verlaufende Rotorwelle 23, d. h. die Rotorwelle 23 verläuft im Zentrum der axial fluchtenden Öffnungen 15 der Filterelemente 12 der Filtereinheit 11. Im Bereich des Bodens 4 ist die Rotorwelle 23 in einem Lager 5 drehbar gelagert; am Deckel 3 übernimmt eine Drehdurchführung 25 diese Funktion. Das dortige Ende der Antriebswelle 23 ist mit einem mit 26 angedeuteten Antrieb gekoppelt, der im vorliegenden Beispiel den Rotor 6 in Richtung des Pfeils 21 dreht, aber auch mit gegenläufigem Drehsinn betreibar ist um einen Reversierbetrieb zu ermöglichen. Die Rotorwelle 23 hat beispielsweise einen Außendurchmesser von 40 mm und hält einen radialen Abstand zum inneren Rand 17 der Filterelemente 12 einEspecially from 1 shows, the already mentioned rotor passes through 6 the housing 2 in the axial direction and occurs during operation of a filter device according to the invention with the filter unit 11 in interaction. The rotor has this 6 a coaxial with the axis 1 extending rotor shaft 23 ie the rotor shaft 23 runs in the center of the axially aligned openings 15 the filter elements 12 the filter unit 11 , In the area of the soil 4 is the rotor shaft 23 in a warehouse 5 rotatably mounted; on the lid 3 takes over a rotary feedthrough 25 this function. The local end of the drive shaft 23 is having a with 26 indicated drive coupled, in the present example, the rotor 6 in the direction of the arrow 21 rotates, but also with opposite direction of rotation is operable to enable a reversing operation. The rotor shaft 23 For example, has an outer diameter of 40 mm and maintains a radial distance from the inner edge 17 the filter elements 12 one

Aus 1 geht ferner hervor, dass jeweils auf Höhe der Zwischenräume 10 und ausgehend von der Rotorwelle 23 sich turbulenzerzeugende Mittel 27 in die Zwischenräume 10 hinein erstrecken. Zu diesem Zweck sind am Außenumfang der Rotorwelle 23 zylindrische oder schlitzförmige Aufnahmen 32 (3, 8) angeformt, in die die turbulenzerzeugenden Mittel 27 eingefügt, eingeklebt oder anderweitig damit kraftschlüssig verbunden werden. Es ist möglich jeder Aufnahme ein einzelnes turbulenzerzeugenden Mittel 27 zuzuordnen wie in 2 dargestellt oder aber zwei oder mehr zu Bündeln zusammengefasste turbulenzerzeugende Mittel 27 pro Aufnahme 32 vorzusehen. Der Anschlusswinkel der turbulenzerzeugenden Mittel 27 an die Tangente des Umfangs der Rotorwelle 23 im Bereich der Aufnahme 32 kann dabei 90° betragen, was einem radialen Anschluss an die Rotorwelle 23 entspricht. Es ist auch möglich, diesen Anschlusswinkel in einem Bereich von ±20° zu variieren, um Einfluss auf die Wirbelbildung zu nehmen. Ebenso können die turbulenzerzeugenden Mittel 27 eine gegenüber der Ebene des Zwischenraums leicht geneigte Position einzunehmen.Out 1 also shows that at the height of the spaces 10 and starting from the rotor shaft 23 turbulence generating agents 27 in the interstices 10 extend into it. For this purpose are on the outer circumference of the rotor shaft 23 cylindrical or slot-shaped shots 32 ( 3 . 8th ), in which the turbulence-generating agents 27 inserted, glued or otherwise connected to it non-positively. It is possible for each shot to be a single turbulence-producing agent 27 to assign as in 2 represented or two or more combined into bundles turbulence generating agent 27 per shot 32 provided. The connection angle of the turbulence-generating means 27 to the tangent of the circumference of the rotor shaft 23 in the field of recording 32 can be 90 °, which is a radial connection to the rotor shaft 23 equivalent. It is also possible to vary this connection angle in a range of ± 20 °, in order to influence the vortex formation. Likewise, the turbulence-producing agents 27 to assume a slightly inclined position with respect to the plane of the gap.

Wie aus 3 hervorgeht besteht eine besondere Art der Befestigung der turbulenzerzeugenden Mittel 27 an der Rotorwelle 23 darin, das turbulenzerzeugende Mittel 27 um eine Achse 33 zu knicken und mit seinem Knickpunkt in die Aufnahme 32 an der Rotorwelle 23 zu stecken und dort zu fixieren. Durch ein mittiges Knicken entstehen dadurch zwei gleich lange turbulenzerzeugende Mittel 27, die sich mit gegenseitiger Spreizung in den Zwischenraum 10 hinein erstrecken. Ein außermittiges Knicken führt hingegen zu turbulenzerzeugenden Mitteln 27 unterschiedlicher Länge. Je nach Ausrichtung der Knickachse 33 beim Einstecken der turbulenzerzeugenden Mittel 27 in die Aufnahme 32 kann eine Spreizung der turbulenzerzeugenden Mittel 27 in der Ebene des Zwischenraums 10 oder aber auch senkrecht oder schräg dazu erfolgen um die Wirbelbildung zu beeinflussen.How out 3 There is a particular way of attaching the turbulence generating means 27 on the rotor shaft 23 in it, the turbulence-producing agent 27 around an axis 33 to bend and with his break point in the recording 32 on the rotor shaft 23 to stick and fix there. By means of a central bending, two equal turbulence-generating means are created 27 that spread with mutual spreading in the gap 10 extend into it. Off-center bending, on the other hand, leads to turbulence-producing agents 27 different length. Depending on the orientation of the bending axis 33 upon insertion of the turbulence-generating means 27 in the recording 32 may be a spread of turbulence generating agents 27 in the plane of the gap 10 or else vertically or obliquely to influence the vortex formation.

Die turbulenzerzeugenden Mittel 27 können, wie in 2 dargestellt, in jeder Ebene in einem einheitlichen Umfangsabstand angeordnet sein, das heißt die turbulenzerzeugenden Mittel 27 sind gleichmäßig über den Umfang der Rotorwelle 23 verteilt. Alternativ hierzu ist in 4 eine davon abweichende Verteilung der turbulenzerzeugenden Mittel 27 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform sind die turbulenzerzeugenden Mittel 27 zu Gruppen mit innerhalb der Gruppe engerem gegenseitigem Umfangsabstand zusammengefasst, während die einzelnen Gruppen untereinander einen größeren Umfangsabstand aufweisen.The turbulence-producing agents 27 can, as in 2 represented in each plane at a uniform circumferential distance, that is, the turbulence generating means 27 are even over the circumference of the rotor shaft 23 distributed. Alternatively, in 4 a different distribution of turbulence-generating agents 27 shown. In this embodiment, the turbulence generating means 27 grouped together within the group of closer perimeter spacing, while each group has a greater perimeter spacing.

Bei der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsform der Erfindung besitzen die beispielsweise aus Polyamidfasern bestehenden turbulenzerzeugenden Mittel 27 einer gemeinsamen Lotebene auf die Achse 1 eine einheitliche Länge, zum Beispiel 90 mm bei einem Durchmesser von 1,6 mm, und erstrecken sich ausgehend von der Rotorwelle 23 bis in den äußeren Umfangsbereich der Filterelemente 12. Eine demgegenüber abgewandelte Ausführungsform sieht die in 5 dargestellt Ausbildung vor, bei der die Länge der turbulenzerzeugenden Mittel 27 in Umfangsrichtung variiert, so dass sich eine alternierende Abfolge von längeren turbulenzerzeugenden Mitteln 27 und kürzeren turbulenzerzeugenden Mitteln 27' ergibt.In the in the 1 and 2 shown embodiment of the invention have the example of polyamide fibers turbulence generating agent 27 a common solder plane on the axis 1 a uniform length, for example 90 mm with a diameter of 1.6 mm, and extend from the rotor shaft 23 into the outer peripheral region of the filter elements 12 , In contrast, a modified embodiment sees in 5 illustrated training in which the length of the turbulence generating means 27 varies in the circumferential direction, so that an alternating sequence of longer turbulence generating agents 27 and shorter turbulence generating agents 27 ' results.

Wie 6 zeigt ist auch eine asymmetrische Verteilung unterschiedlich langer turbulenzerzeugender Mittel 27 über den Umfang des Rotors 6 möglich. Die damit einhergehende ungleiche Massenverteilung führt bei Rotation des Rotors 6 zu einer gewollten Unwucht, durch welche Vibrationen in die turbulenzerzeugenden Mittel 27 eingetragen werden, deren Reinigungseffekt dadurch wiederum gesteigert wird. Zusätzlich oder auch unabhängig davon kann die Rotorwelle 23 exzentrisch zu den zentralen Öffnungen 15 der Filterelemente 12 angeordnet sein. Dies bewirkt eine Störung der ansonsten regelmäßig fließenden Kreisströmung innerhalb des Gehäuses 2 und fördert somit eine intensivere Verwirbelung.As 6 also shows an asymmetric distribution of different length turbulence generating means 27 over the circumference of the rotor 6 possible. The associated uneven mass distribution leads to rotation of the rotor 6 to a deliberate imbalance, through which vibrations in the turbulence generating means 27 be entered, the cleaning effect is thereby increased again. Additionally or independently, the rotor shaft 23 eccentric to the central openings 15 the filter elements 12 be arranged. This causes a disturbance of the otherwise regularly flowing circular flow within the housing 2 and thus promotes a more intense turbulence.

Die turbulenzerzeugenden Mittel 27, 27' bestehen vorzugsweise aus Metall- oder Kunststoffstäben, -drähten, -stiften, -fasern oder -borsten mit über die Länge konstantem Querschnitt und besitzen in einer einfachen Ausführungsform einen Kreisquerschnitt (z. B. Durchmesser 1,5 mm) oder einen Rechteckquerschnitt. Andere Querschnittsformen mit konkavem oder konvexem Querschnitts liegen ebenso im Rahmen der Erfindung. Bei Verwendung eines gegenüber den Filterelementen 12 weicheren Materials kann zudem sichergestellt werden, dass bei ungewollten Berührungen der turbulenzerzeugenden Mittel 27 an der Oberfläche der Filterelemente 12 kein Verschleiß an den hochwertigen Filterelementen 12 entsteht.The turbulence-producing agents 27 . 27 ' are preferably made of metal or plastic rods, wires, pins, fibers or bristles with a constant cross-section over the length and in a simple embodiment have a circular cross section (eg diameter 1.5 mm) or a rectangular cross section. Other cross-sectional shapes with concave or convex cross-section are also within the scope of the invention. When using one opposite the filter elements 12 softer material can also be ensured that in case of unwanted contact of the turbulence-generating agent 27 on the surface of the filter elements 12 no wear on the high quality filter elements 12 arises.

Wesentliches Merkmal im Sinne der Erfindung ist, dass die turbulenzerzeugenden Mittel 27 im lichten Abstand 28 zu den Filterflächen 14 angeordnet sind (1 und 11), was jedoch nicht ausschließt, dass im Betrieb einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sich kurzzeitige gegenseitige Berührungen ergeben. Um jedoch ehe im Wesentlichen kontaktlose Betriebsart zu ermöglichen, können die turbulenzerzeugenden Mittel 27 so ausgebildet sein, dass ihre Biegesteifigkeit senkrecht zur Ebene des Zwischenraums 10 größer ist als quer dazu. Dies kann durch eine geeignete Querschnittswahl erreicht werden, bei der z. B. die Querschnittsabmessungen senkrecht zur Ebene des Zwischenraums 10 größer sind als in der Ebene. Zudem können Profilierungen an der Oberfläche der Mittel 27 bzw. besondere Querschnittsformen die Erzeugung von Wirbeln begünstigen.An essential feature in the context of the invention is that the turbulence-generating agent 27 in the clear distance 28 to the filter surfaces 14 are arranged ( 1 and 11 ), which does not exclude, however, that during operation of a device according to the invention, short-term mutual contact results. However, before substantially enabling contactless mode of operation, the turbulence generating means 27 be designed so that its bending stiffness perpendicular to the plane of the gap 10 is bigger than across. This can be achieved by a suitable cross-sectional choice, in which z. B. the cross-sectional dimensions perpendicular to the plane of the gap 10 are larger than in the plane. In addition, profilings on the surface of the funds 27 or special cross-sectional shapes favor the generation of vertebrae.

In der Ebene der Zwischenräume 10 ist nach einer bestimmten Ausführungsform der Erfindung eine bestimmte Biegesteifigkeit erwünscht, die eine elastische Verformung der turbulenzerzeugenden Mittel 27 zulässt. Das bringt zunächst bei der Endmontage einer erfindungsgemäßen Vorrichtung den Vorteil, dass ein fertig vormontierter Rotor mit beispielsweise innerhalb eines Montagerohres in Umfangsrichtung elastisch verformten turbulenzerzeugenden Mittel 27 in die zentralen Öffnungen 15 der Filterelemente 12 eingeschoben werden kann. Durch axiales Ziehen des Montagerohres nehmen dann die turbulenzerzeugenden Mittel im Zuge ihrer elastischen Rückverformung ihre bestimmungsgemäße Lage in den Zwischenräumen 10 ein.In the plane of the spaces 10 According to a particular embodiment of the invention, a certain bending stiffness is desired, which is an elastic deformation of the turbulence-generating means 27 allows. This initially brings in the final assembly of a device according to the invention the advantage that a finished preassembled rotor with, for example, within a mounting tube in the circumferential direction elastically deformed turbulence generating means 27 in the central openings 15 the filter elements 12 can be inserted. By axially pulling the mounting tube then take the turbulence-generating means in the course of their elastic re-deformation their intended location in the interstices 10 one.

Im Betrieb einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bewirkt eine gewisse Elastizität der turbulenzerzeugenden Mittel 27 eine selbsttätige Anpassung an die Viskosität des Fluid-Feststoff-Gemischs 8 durch Einnahme einer mehr oder minder gekrümmten Form. Zusätzlich kommt es im Zuge der elastischen Ver- und Rückverformung zu einer Variation der Umfangsgeschwindigkeit der turbulenzerzeugenden Mittel 27 und damit zu sich ständig ändernden Wirbelablösungen. 7 zeigt den Verlauf eines turbulenzerzeugenden Mittels 27 sowohl in Ruhestellung (durchgezogene Linie) als auch in Betriebsstellung (gestrichelte Linie), wobei die auf die auf die Länge L bezogene Auslenkung A des Endes des turbulenzerzeugenden Mittels 27 bis zu 100% betragen kann, im Regelfall jedoch unter 50% liegen wird.In operation of a device according to the invention causes a certain elasticity of the turbulence generating means 27 an automatic adaptation to the viscosity of the fluid-solid mixture 8th by taking a more or less curved shape. In addition, in the course of the elastic deformation and recovery, there is a variation in the peripheral speed of the turbulence-generating means 27 and thus to constantly changing vortex shedding. 7 shows the course of a turbulence-generating agent 27 both in the rest position (solid line) and in the operating position (dashed line), wherein the on the length L-related deflection A of the end of the turbulence generating means 27 may be up to 100%, but will normally be below 50%.

8 zeigt einen alternativen Aufbau des Rotors 6 mit einer wiederum durchgehenden Rotorwelle 23. Auf der Rotorwelle 23 sitzen in axialer Staffelung drehfest mit der Rotorwelle 23 verbundene Nabenteile 24, von denen aus sich wiederum die turbulenzerzeugenden Mittel 27 in die Zwischenräume 10 hinein erstrecken. 8th shows an alternative construction of the rotor 6 with a turn through rotor shaft 23 , On the rotor shaft 23 sit in axial staggering rotation with the rotor shaft 23 connected hub parts 24 , of which, in turn, the turbulence-producing agents 27 in the interstices 10 extend into it.

Die in den 9 und 10 gezeigte Ausführungsform der Erfindung, mit einem Rotor 6 mit 4 über den Rotorumfang verteilten turbulenzerzeugenden Mittel 27, betrifft einen Kontaktschutz für die Filterelemente 12, der sicherstellt, dass die turbulenzerzeugenden Mittel 27 zu keiner Zeit die empfindliche Oberfläche der Filterelemente 12 berühren. Zu diesem Zweck ist an den betroffenen Filterflächen 14 jeweils konzentrisch zur zentralen Öffnung 15 eine kreisförmige Abstandsrippe 34 angeordnet, die monolithisch aus dem Filterelement 12 hervorgehen oder auch nachträglich aufgebracht sein kann und deren über die Ebene der Filterflächen 14 überstehende umlaufenden Kante im Bedarfsfall den turbulenzerzeugenden Mittel 27 zur Anlage dient. Insbesondere bei in Bündeln angeordneten turbulenzerzeugenden Mitteln 27, die naturgemäß zu einem Aufspreizen zum freien Ende hin neigen, wird auf diese Weise ein wirksamer Schutz der Filterelemente 12 vor Verschleiß erreicht.The in the 9 and 10 shown embodiment of the invention, with a rotor 6 with 4 turbulence generators distributed over the rotor circumference 27 , relates to a contact protection for the filter elements 12 Ensuring that the turbulence-producing agents 27 at no time the sensitive surface of the filter elements 12 touch. For this purpose is on the affected filter surfaces 14 each concentric with the central opening 15 a circular spacer rib 34 arranged monolithically from the filter element 12 emerge or may be subsequently applied and their on the level of the filter surfaces 14 projecting circumferential edge, if necessary, the turbulence generating means 27 used for investment. Especially in turbulence generating means arranged in bundles 27 , which naturally tend to spread to the free end, in this way effective protection of the filter elements 12 reached before wear.

Um das Maß der Aufspreizung der turbulenzerzeugenden Mittel 27 zu deren freiem Ende hin zu begrenzen ist gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, die Enden miteinander zu verbinden. Dies kann beispielsweise durch Verkleben, Verschmelzen oder auch durch Aufsetzen einer Kappe geschehen.To the extent of the spread of the turbulence-generating means 27 To limit its free end is provided according to an embodiment, not shown, of the invention to connect the ends together. This can be done for example by gluing, merging or by placing a cap.

Die Funktionsweise einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nachstehend unter zusätzlicher Bezugnahme auf die 11 und 12 näher erläutert. Über den Einlauf 7 wird die erfindungsgemäße Vorrichtung unter Druck mit einem Fluid-Feststoff-Gemisch 8 beschickt. Das Gehäuse 2 ist dabei zumindest teilweise mit dem Fluid-Feststoff-Gemisch 8 befüllt. Der Rotor 6 dreht sich mit konstanter oder auch variabler Drehzahl in einem Bereich von etwa 400 bis 3000 Umdrehungen pro Minute, was einer maximalen Umfangsgeschwindigkeit der Enden der turbulenzerzeugenden Mittel 27 von etwa 50 m/s entspricht. Infolge des Drucks, mit dem das Fluid-Feststoff-Gemisch in das Gehäuse 2 eingeleitet wird, entsteht ein Druckgefälle gegenüber den Filtraträumen 13 der Filterelemente 12. Dieses Druckgefälle, auch als Transmembrandruck bezeichnet, bewirkt ein Eindringen des Filtrats 22 über die Filterflächen 14 in den Filtratraum 13, wo es über das Kanalsystem aus dem Gehäuse 2 geführt wird. Der damit einhergehenden Neigung zur Deckschichtbildung auf den Filterflächen 14 wird durch eine hochturbulente Strömung im Bereich der Filterflächen 14 entgegengewirkt, die mittels des Rotors 6 erzeugt wird.The operation of a device according to the invention will be described below with additional reference to the 11 and 12 explained in more detail. About the enema 7 the device according to the invention is pressurized with a fluid-solid mixture 8th fed. The housing 2 is at least partially with the fluid-solid mixture 8th filled. The rotor 6 rotates at a constant or variable speed in a range of about 400 to 3000 revolutions per minute, which is a maximum peripheral speed of the ends of the turbulence generating means 27 of about 50 m / s. As a result of the pressure with which the fluid-solid mixture enters the housing 2 is introduced, creates a pressure gradient opposite the Filtraträumen 13 the filter elements 12 , This pressure gradient, also referred to as transmembrane pressure, causes penetration of the filtrate 22 over the filter surfaces 14 in the filtrate room 13 where there is about the channel system from the housing 2 to be led. The associated tendency to cover layer formation on the filter surfaces 14 is caused by a highly turbulent flow in the area of the filter surfaces 14 counteracted by means of the rotor 6 is produced.

In 11 ist dabei die Wirkungsweise einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Detail dargestellt. Die turbulenzerzeugenden Mittel 27 bewegen sich angetrieben vom Rotor 6 in dem von den Filterflächen 12 axial begrenzten Zwischenraum 10 auf einer Kreisbahn um die Achse 1 in Richtung des Pfeils 29. Aufgrund der axialen Höhe des Zwischenraums 10 und den Querschnittsabmessungen der turbulenzerzeugenden Mittel 27 ergibt sich jeweils ein lichter Abstand 28 zwischen den turbulenzerzeugenden Mitteln 27 und den Filterflächen 14, der zu einer örtlichen Verengung des Zwischenraums 10 führt.In 11 while the operation of a device according to the invention is shown in detail. The turbulence-producing agents 27 move driven by the rotor 6 in the filter surfaces 12 axially limited space 10 on a circular path around the axis 1 in the direction of the arrow 29 , Due to the axial height of the gap 10 and the cross-sectional dimensions of the turbulence generating means 27 results in each case a clear distance 28 between the turbulence-generating means 27 and the filter surfaces 14 leading to a local narrowing of the gap 10 leads.

Durch die Rotationsbewegung der turbulenzerzeugenden Mittel 27 wird das Fluid-Feststoff-Gemisch 8 im Zwischenraum 10 ebenfalls in Rotation versetzt. Nach der Grenzschichttheorie nimmt jedoch die Geschwindigkeit des Fluid-Feststoff-Gemisches 8 in Richtung zu den Filterflächen 14 hin ab. Die turbulenzerzeugenden Mittel 27 bewegen sich daher relativ zum umgebenden Fluid-Feststoff-Gemisch 8, was eine Umströmung des turbulenz-erzeugenden Mittels 27 bedingt.By the rotational motion of the turbulence generating means 27 becomes the fluid-solid mixture 8th in the space 10 also rotated. However, after the boundary layer theory, the velocity of the fluid-solid mixture decreases 8th towards the filter surfaces 14 down. The turbulence-producing agents 27 therefore move relative to the surrounding fluid-solid mixture 8th , which is a flow around the turbulence-generating agent 27 conditionally.

Durch die Verengung im Bereich des lichten Abstands 28 erfährt das Fluid-Feststoff-Gemisch 8 eine plötzliche Beschleunigung. Die dadurch eingetragene kinetische Energie wird in dem Bereich hinter dem turbulenzerzeugenden Mittel 27 in Wirbeln 30 senkrecht zur Rotationsebene freigesetzt, die sich wechselweise entlang der Längskanten des turbulenzerzeugenden Mittels 27 ablösen, und auf diese Weise eine alternierende Abfolge von Wirbeln 30 mit wechselndem Drehsinn erzeugen.Due to the narrowing in the area of the clear distance 28 experiences the fluid-solid mixture 8th a sudden acceleration. The kinetic energy introduced thereby becomes in the region behind the turbulence-generating agent 27 in vertebrae 30 Released perpendicular to the plane of rotation, which alternately along the longitudinal edges of the turbulence-generating agent 27 detach, and in this way an alternating sequence of vertebrae 30 generate with changing direction of rotation.

Im Gegensatz zu einer laminaren Überströmung oder Wirbeln, wie sei beim Cross-Flow-Verfahren erzeugt werden, besitzen die erfindungsgemäß erzeugten Wirbel 30 ein erhebliches größeres Wirkungspotential, da sich sowohl Richtung als auch Geschwindigkeit der der Deckschichtbildung entgegenwirkenden Strömung ständig ändern.In contrast to a laminar overflow or vortex, as should be generated in the cross-flow method, have the vortex generated according to the invention 30 a significant greater potential effect, since both direction and speed of the cover layer formation counteracting flow constantly change.

Zur Steigerung des Wirkungsgrades ist gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung eine Überlagerung unterschiedlich ausgerichteter Wirbel beabsichtigt, um eine Zone mit räumlich komplexen Strömungsverhältnisse zu schaffen. Wie aus 12 ersichtlich, bilden sich an den Enden der turbulenzerzeugenden Mittel 27 nach deren Umströmen zusätzlich Wirbel 31 im Zwischenraum 10, also in der Rotationsebene und somit um 90° versetzt zu den unter 11 beschriebenen Wirbeln 30, die senkrecht zur Rotationsebene ausgerichtet sind. Durch Überlagerung dieser beiden Wirbelarten 30, 31 kommt es im äußeren Umfangsbereich der turbulenzerzeugenden Mittel 27 zu den erwünschten komplexen Strömungsverhältnissen. Durch Längenvariation der turbulenzerzeugender Mittel 27, 27' beschränkt sich diese Zone nicht allein auf den äußeren Umfangsbereich der Filterfläche 14, sondern kann gezielt über die gesamte Filterfläche 14 der Filterelemente 12 angewandt werden, um so äußerst effektiv eine Deckschichtbildung zu verhindern.To increase the efficiency of a particular embodiment of the invention, a superposition of differently oriented vortex is intended to create a zone with spatially complex flow conditions. How out 12 As can be seen, form at the ends of the turbulence generating means 27 after the inflow additional vortex 31 in the space 10 , ie in the rotation plane and thus offset by 90 ° to the below 11 described vertebrae 30 which are aligned perpendicular to the plane of rotation. By superposition of these two vortex types 30 . 31 it comes in the outer peripheral region of the turbulence generating means 27 to the desired complex flow conditions. By length variation of turbulence generating agents 27 . 27 ' this zone is not limited to the outer peripheral area of the filter surface 14 but can be targeted over the entire filter surface 14 the filter elements 12 be applied, so as to effectively prevent a cover layer formation.

Die besondere Wirksamkeit der bereits unter 4 beschriebenen Ausführungsform der Erfindung beruht auf dem unterschiedlichen Umfangsabstand, mit dem die turbulenzerzeugenden Mittel 27 zueinander angeordnet sind. Auf diese Weise entstehen Gruppen, bei denen die turbulenzerzeugenden Mittel 27 in engem Umfangsabstand zueinander angeordnet sind, während die einzelnen Gruppen untereinander einen größeren Umfangsabstand aufweisen. Dadurch ergeben sich geometrische Verhältnisse innerhalb der Gruppen, bei denen infolge des geringen Umfangsabstands zweier turbulenzerzeugender Mittel 27 nur Wirbel 30 mit kleinem Durchmesser, aber großer Umfangsgeschwindigkeit erzeugt werden. Hingegen führen die größeren Umfangsabstände der Gruppen untereinander zu einem vergrößerten Raum, der die Ausbildung von Wirbeln 30 größeren Durchmessers bei kleinerer Umfangsgeschwindigkeit erlaubt. Die ständig wechselnden Strömungsgeschwindigkeiten führen zu einer deutlich höheren Wirksamkeit gegen Verblockung der Filterflächen 14. Zur Ausnutzung dieses Effekt ist es nicht notwendig, dass die turbulenzerzeugenden Mittel 27, 27' in Gruppen angeordnet sind. Vielmehr ist es auch möglich benachbarte turbulenzerzeugende Mittel 27, 27' in jeweils wechselndem Umfangsabstand anzuordnen.The special effectiveness of already under 4 described embodiment of the invention is based on the different circumferential distance at which the turbulence generating means 27 are arranged to each other. In this way, groups are formed in which the turbulence-generating agents 27 are arranged at a narrow circumferential distance from each other, while the individual groups have a greater circumferential distance from each other. This results in geometric relationships within the groups, where due to the small circumferential distance between two turbulence generating means 27 only vortex 30 be produced with a small diameter, but large peripheral speed. On the other hand, the larger circumferential distances between the groups lead to an enlarged space, the formation of vertebrae 30 larger diameter at a lower peripheral speed allowed. The constantly changing flow rates lead to a significantly higher efficiency against blocking of the filter surfaces 14 , To take advantage of this effect, it is not necessary that the turbulence generating agents 27 . 27 ' arranged in groups. Rather, it is also possible for adjacent turbulence-generating agents 27 . 27 ' to be arranged in each changing circumferential distance.

Es wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die in den einzelnen Ausführungsformen beschriebenen Merkmalskombinationen beschränkt ist, sondern auch Kombinationen von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen umfasst. So ist es beispielsweise möglich, turbulenzerzeugenden Mittel 27 mit unterschiedlichem Umfangsabstand und mit unterschiedlicher Länge miteinander zu kombinieren.It should be noted that the invention is not limited to the combinations of features described in the individual embodiments, but also includes combinations of features of different embodiments. For example, it is possible to use turbulence-generating agents 27 to combine with different circumferential distance and with different lengths.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- WO 2002/005935 [0006] WO 2002/005935 [0006]
- WO 2004/018083 [0007] WO 2004/018083 [0007]
- DE 69731738 [0008] - DE 69731738 [0008]
- JP 62269708 A [0009] - JP 62269708A [0009]

Claims

Vorrichtung zum Filtern von Fluid-Feststoff-Gemischen (8) mit einem eine Achse (1) umschließenden Gehäuse (2), dem über einen Einlauf (7) das Fluid-Feststoff-Gemisch (8) zugeführt und aus dem über einen Ablauf das Filtrat (22) abgezogen wird, und mit einer Filtereinheit (11), die eine Vielzahl jeweils einen Filtratraum (13) aufweisender Filterelemente (12) umfasst, die unter Bildung von Zwischenräumen (10) in gegenseitigem axialem Abstand planparallel zueinander angeordnet sind, und mit einem um die Achse (1) drehenden Rotor (6) mit einer Rotorwelle (23), von der aus sich turbulenzerzeugende Mittel (27, 27') in die Zwischenräume (10) hinein erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass die turbulenzerzeugenden Mittel (27, 27') eine ausgeprägte Längserstreckungsrichtung besitzen mit einem ersten Längsende, das am Rotor (6) befestigt ist und einem zweiten Längsende, das im Zwischenraum (10) endet, wobei die turbulenzerzeugenden Mittel (27, 27') über ihre gesamte Länge im lichten Abstand zu den Filterelementen (12) angeordnet sind.Device for filtering fluid-solid mixtures ( 8th ) with one axis ( 1 ) enclosing housing ( 2 ), via an inlet ( 7 ) the fluid-solid mixture ( 8th ) and from the via a drain the filtrate ( 22 ) and with a filter unit ( 11 ), which have a multiplicity in each case a Filtratraum ( 13 ) having filter elements ( 12 ), which forms spaces ( 10 ) are arranged at a mutual axial distance plane-parallel to each other, and with a about the axis ( 1 ) rotating rotor ( 6 ) with a rotor shaft ( 23 ) from which turbulence generating agents ( 27 . 27 ' ) into the interstices ( 10 ), characterized in that the turbulence-generating means ( 27 . 27 ' ) have a pronounced longitudinal extension direction with a first longitudinal end which on the rotor ( 6 ) and a second longitudinal end, which in the space ( 10 ), where the turbulence generating means ( 27 . 27 ' ) over their entire length at a clear distance from the filter elements ( 12 ) are arranged.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die turbulenzerzeugenden Mittel (27, 27') eine stab-, stift-, draht-, borsten- oder faserförmige Gestalt besitzen.Device according to Claim 1, characterized in that the turbulence-generating means ( 27 . 27 ' ) have a rod, pin, wire, bristle or fibrous shape.

Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die turbulenzerzeugenden Mittel (27, 27') ein Verhältnis von Länge zu Breite und/oder Höhe von ≥ 30 aufweisen, vorzugsweise von ≥ 50.Device according to claim 1 or 2, characterized in that the turbulence-generating means ( 27 . 27 ' ) have a ratio of length to width and / or height of ≥ 30, preferably of ≥ 50.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegsteifigkeit der turbulenzerzeugenden Mittel (27, 27') derart ist, dass bei Rotation des Rotors (6) aufgrund des von dem Fluid-Feststoff-Gemisch (8) ausgeübten Widerstands eine elastische Verformung des turbulenzerzeugenden Mittels (27, 27') gegeben ist.Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the bending stiffness of the turbulence generating means ( 27 . 27 ' ) is such that upon rotation of the rotor ( 6 ) due to the fluid-solid mixture ( 8th ) a resilient deformation of the turbulence generating agent ( 27 . 27 ' ) given is.

Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Maß der Auslenkung (A) des Endes eines turbulenzerzeugenden Mittels (27, 27') bezogen auf seine Länge (L) weniger als 100% beträgt, vorzugsweise weniger als 50%.Device according to claim 4, characterized in that the degree of deflection (A) of the end of a turbulence-generating agent (A) 27 . 27 ' ) is less than 100%, preferably less than 50%, based on its length (L).

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegesteifigkeit der turbulenzerzeugenden Mittel (27, 27') in der Ebene des Zwischenraums (10) kleiner ist als die Biegesteifigkeit senkrecht dazu.Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the flexural rigidity of the turbulence-generating means ( 27 . 27 ' ) in the plane of the space ( 10 ) is smaller than the bending stiffness perpendicular thereto.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die turbulenzerzeugende Mittel (27, 27') einen kreisförmigen, ovalen, rechteckförmigen, konkaven oder konvexen Querschnitt besitzen.Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the turbulence-generating means ( 27 . 27 ' ) have a circular, oval, rectangular, concave or convex cross-section.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die turbulenzerzeugenden Mittel (27, 27') gleichmäßig über den Umfang des Rotors (6) verteilt sind.Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the turbulence-generating means ( 27 . 27 ' ) evenly over the circumference of the rotor ( 6 ) are distributed.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die turbulenzerzeugenden Mittel (27, 27') mit wechselndem Umfangsabstand um den Rotor (6) herum angeordnet sind.Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the turbulence-generating means ( 27 . 27 ' ) with varying circumferential distance around the rotor ( 6 ) are arranged around.

Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die turbulenzerzeugenden Mittel (27, 27') in Gruppen angeordnet sind.Device according to Claim 9, characterized in that the turbulence-generating means ( 27 . 27 ' ) are arranged in groups.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterelemente (12) exzentrisch zum Rotor (6) angeordnet sind.Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the filter elements ( 12 ) eccentric to the rotor ( 6 ) are arranged.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die turbulenzerzeugenden Mittel (27, 27') unterschiedlich lang sind.Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the turbulence-generating means ( 27 . 27 ' ) are different in length.

Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die turbulenzerzeugenden Mittel (27, 27') asymmetrisch über den Umfang des Rotors (6) verteilt sind.Apparatus according to claim 12, characterized in that the turbulence-generating means ( 27 . 27 ' ) asymmetrically about the circumference of the rotor ( 6 ) are distributed.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die turbulenzerzeugenden Mittel (27, 27') aus der Ebene des Zwischenraums (10) heraus geneigt sind.Device according to one of claims 1 to 13, characterized in that the turbulence-generating means ( 27 . 27 ' ) from the plane of the gap ( 10 ) are inclined out.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die turbulenzerzeugenden Mittel (27, 27') in der Ebene des Zwischenraums (10) geneigt sind.Device according to one of claims 1 to 14, characterized in that the turbulence-generating means ( 27 . 27 ' ) in the plane of the space ( 10 ) are inclined.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei turbulenzerzeugende Mittel (27, 27') ein Bündel bilden und innerhalb einer Aufnahme (32) an der Rotorwelle (23) fixiert sind.Device according to one of claims 1 to 15, characterized in that at least two turbulence generating means ( 27 . 27 ' ) form a bundle and within a receptacle ( 32 ) on the rotor shaft ( 23 ) are fixed.

Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Enden der turbulenzerzeugenden Mittel (27, 27') miteinander verbunden sind.Device according to claim 16, characterized in that the free ends of the turbulence-generating means ( 27 . 27 ' ) are interconnected.

Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei turbulenzerzeugenden Mittel (27, 27') durch Knicken hergestellt sind.Apparatus according to claim 16 or 17, characterized in that the at least two turbulence-generating means ( 27 . 27 ' ) are made by kinking.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (6) in axialer Richtung aus mehreren Segmenten (24) zusammengesetzt ist.Device according to one of claims 1 to 18, characterized in that the rotor ( 6 ) in the axial direction of several segments ( 24 ) is composed.

Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Segment (24) einem Zwischenraum (10) zugeordnet ist.Apparatus according to claim 19, characterized in that in each case one segment ( 24 ) a gap ( 10 ) assigned.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (6) reversierbar ist.Device according to one of claims 1 to 20, characterized in that the rotor ( 6 ) is reversible.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (6) mit einer Drehzahl von 400 bis 3000 U/min antreibbar ist.Device according to one of claims 1 to 21, characterized in that the rotor ( 6 ) is drivable at a speed of 400 to 3000 U / min.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (6) mit wechselnden Drehzahlen antreibbar ist.Device according to one of claims 1 to 22, characterized in that the rotor ( 6 ) is drivable with changing speeds.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle (23) vertikal oder horizontal angeordnet ist.Device according to one of claims 1 to 23, characterized in that the rotor shaft ( 23 ) is arranged vertically or horizontally.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass an der Oberfläche der Filterelemente (12) eine Abstandsrippe (34) angeordnet sind.Device according to one of claims 1 to 24, characterized in that on the surface of the filter elements ( 12 ) a spacer rib ( 34 ) are arranged.

Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsrippen (34) Kreisform besitzen und konzentrisch die Öffnung (15) umlaufen.Device according to claim 25, characterized in that the spacer ribs ( 34 ) Have circular shape and concentric the opening ( 15 ).

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die turbulenzerzeugenden Mittel (27, 27') aus einem gegenüber den Filterelementen (12) weicheren Material bestehen.Device according to one of claims 1 to 26, characterized in that the turbulence-generating means ( 27 . 27 ' ) from one opposite the filter elements ( 12 ) softer material.