DE10337215A1 - Filtermodul und Vorrichtung zur statischen Filtration von Flüssigkeiten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Filtermodul und eine Vorrichtung zur statischen Filtration von Flüssigkeiten unter Verwendung von Filterzellen mit Tiefenfilterschichten und von Abstandshalterschichten. DOLLAR A Erfindungsgemäß verfügt das Filtermodul (1) über einen Stapel aus n Filterzellen (4) und n + 1 Abstandshalterschichten für Filtrat (8) und über mindestens einen im Inneren des Filtermoduls (1) angeordneten Kanal (5). Dabei ist n >= 1. Die Filterzellen (4) bestehen aus einer drainierenden Abstandshalterschicht für Speiseflüssigkeit (8') und sandwichartig dazu angeordneten Tiefenfilterschichten (11), welche an ihrem Umfang zu dem mindestens einen Kanal (5) hin randseitig über ein Dichtmittel (10) miteinander verbunden sind und wobei die Abstandshalterschichten für Filtrat (8) randseitig an ihrem äußeren Umfang mit dem Dichtmittel (10) ausgestattet sind. DOLLAR A Die Erfindung ist verwendbar zur Entfernung von Stoffen aus Flüssigkeiten, insbesondere zur Klarfiltration und Sterilfiltration in den Bereichen der Lebensmittel-, Getränke-, Pharma- und Chemie-Industrie, sowie im Bereich der Umwelttechnik.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Filtermodul und eine Vorrichtung zur statischen Filtration von Flüssigkeiten unter Verwendung von Filterzellen mit Tiefenfilterschichten und von Abstandshalterschichten.
• Der Gegenstand der Erfindung ist verwendbar zur Entfernung von Stoffen aus Flüssigkeiten durch statische Filtration, insbesondere zur Klarfiltration und Sterilfiltration in den Bereichen der Lebensmittel-, Getränke- Pharma- und Chemie-Industrie, sowie im Bereich der Umwelttechnik. Die Entfernung der Stoffe erfolgt vorzugsweise mit einem Filtermodul und einer Vorrichtung, mit denen eine Vielzahl parallel verlaufender statischer Filtrationen durchführbar ist.
• Unter Tiefenfilterschichten werden Schichten verstanden, die aus faserhaltigen Filtermaterialien, aufgebaut sind und gegebenenfalls Zusatzstoffe enthalten können.
• Filtermodule und Vorrichtungen zur statischen Filtration von Flüssigkeiten unter Verwendung flächiger Zuschnitte aus Abstandshalterschichten und dazwischen angeordneter Tiefenfilterschichten sind bekannt.
• Die EP 1 104 331 B1 beschreibt ein Filtermodul mit Lagen aus Tiefenfilterschichten von fasrigem Filtermaterial, zwischen denen Abstandselemente aus drainierenden Schichten angeordnet sind. Die drainierenden Schichten und die Tiefenfilterschichten sind spaltfrei aufeinander gestapelt und die drainierenden Schichten sind wechselseitig zum Filtrat-/Unfiltratraum mittels Dichtelementen abgedichtet. Die drainierenden Schichten weisen am jeweils anderen Übergang zum Unfiltrat-/Filtratraum Durchflusselemente auf und die Dichtelemente und die Durchflusselemente haben Mittel zum gegenseitigen Verbinden. Nachteilig ist, dass auch die Tiefenfilterschichten entsprechende zum Filtratraum weisende Dichtelemente aufweisen müssen, wodurch die Filtermodule verteuert werden. Nachteilig ist weiterhin, dass die Durchflusselemente den Ein- und Auslass von Speiseflüssigkeit und Filtrat behindern und zu Druckverlusten führen, sowie der komplizierte Aufbau der Dichtelemente und Durchflusselemente mit den Mitteln, wie Vorsprünge, Ringe, Noppen oder dergleichen zum gegenseitigen Verbinden. Derartige Mittel können zu Beschädigungen der Filterschichten und damit zu unzulässigen Durchbrüchen ungefilterter Speiseflüssigkeit führen, insbesondere wenn zusätzlich zu den Tiefenfilterschichten empfindliche Filterschichten verwendet werden.
• Die EP 1 112 114 B1 beschreibt ein Filtermodul mit Sammler-/Verteilerschichten für Filtrat und Unfiltrat, zwischen denen jeweils mindestens eine Filterschicht aus Tiefenfiltermaterial angeordnet ist. Die Filterschichten und die Sammler-/Verteilerschichten sind spaltfrei aufeinander geschichtet, und sie sollen aus demselben Basismaterial gefertigt sein, unterschiedliche Durchlässigkeit und/oder Abscheidegrade aufweisen und wechselseitig zu dem Filtrat-/Unfiltratraum mittels Dichtelementen abgedichtet sein. Die Dichtelemente sind aus derjenigen Filterschicht mit dem höchsten Abscheidegrad oder aus mit Harz getränkter Filterschicht gefertigt oder sie stellen Formteile dar, die Mittel zum gegenseitigen Verbinden aufweisen. Nachteilig ist, dass wertvolle Filterschichten für die Fertigung der Dichtelemente verwendet werden, wodurch auch Filterfläche verloren geht oder das zusätzliche Formteile als Dichtelemente verwendet werden, die darüber hinaus noch Mittel zum gegenseitigen Verbinden aufweisen müssen, was zu einer kostenaufwendigen Fertigung der Filtermodule führt.
• In der WO 01/83077 A1 wird ein Filtermodul beschrieben, mit Lagen aus Tiefenfilterschichten zwischen Stützschichten, wobei zwischen den Tiefenfilterschichten und den Stützschichten benachbart zum Auslass für Filtrat eine erste Dichtung vorhanden ist und zwischen den Tiefenfilterschichten und den Stützschichten benachbart zum Einlass für Speiseflüssigkeit eine zweite Dichtung vorhanden ist. Die Dichtung wird erzeugt, in dem eine auf den Stützschichten angebrachte, spitz umlaufende Dachwulst (englisch: knife) in die benachbarte Tiefenfilterschicht gepresst wird. Nachteilig ist, dass das Filtermaterial beim unsachgemäßen Einpressen der Wulst zerstört werden kann, das Totvolumen des Moduls erhöht wird und die Stützschichten mit den Dachwülsten kostenaufwendig hergestellt werden müssen.
• Aus der DE-OS 38 16 434 ist ein aus flachen, randseitig abgedichteten Schichtenfilterelementen mit drainierenden Stützelementen bestehendes Filtermodul und eine Vorrichtung daraus bekannt. Die Schichtenfilterelemente sind durch mehrere streifenförmige, kongruente und gestapelte Zuschnitte gebildet, deren Ränder an zwei gegenüberliegenden Seiten des Stapels zur Bildung jeweils nach einer Randseite offener Taschen paarweise durch Dichtungselemente in Form einer im Flüssigzustand aufgebrachten und ausgehärteten Kunststoffmasse unter drainierender Beabstandung eingefasst sind und die Stirnflächen des Stapels durch Kunststoffmasse insgesamt verschlossen sind. Die zur einen Seite offenen Taschen sind einem ersten Fluidraum und die anderen offenen Taschen einem anderen Fluidraum eines Gehäuses zuzuordnen. Nachteilig ist, dass nach Herstellung das Modul nicht verändert werden und der jeweiligen Filtrationsaufgabe angepasst werden kann, sowie die Beschränkung auf eine streifenförmige Geometrie, wodurch derartige Module nicht raumnutzend in handelsübliche Gehäuse einsetzbar sind. Außerdem geht durch die Anordnung der Kunststoffdichtmasse relativ viel an wertvoller Filterfläche für den Filtrationsprozeß verloren.
• Es sind auch zahlreiche Filtermodule mit Tiefenfilterschichten bekannt, welche unter drainierender Beabstandung zu Filterzellen zusammengefasst sind, welche in ihrem äußeren peripheren Randbereich von einer Dichtung eingefasst sind. Sie sind im zentralen Bereich zu einem Fluidkanal durchlässig. In der Regel werden die Tiefenfilterschichten der Filterzellen bei der Filtration von der zu filtrierenden Speiseflüssigkeit von außen nach innen durchströmt. So beschreibt die US 6,464,084 B2 eine derartige bikonvex linsenförmig ausgebildete Filterzelle mit einer Kunststoffdichtung im äußeren Umfangsbereich. Nachteilig ist, dass durch die Dichtung im äußeren Umfangsbereich relativ viel an effektiver Filterfläche für die Filtration verloren geht und der komplizierte Aufbau im Inneren derartiger Zellen, insbesondere im zentralen Bereich zur Abführung von Filtrat sowie zur Abdichtung benachbarter Filterzellen, zusätzliche Bauelemente, wie z.B. Dichtringe, erfordert.
• Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, ein kompaktes Filtermodul und eine Vorrichtung zur statischen Filtration von Flüssigkeiten unter Verwendung von Tiefenfilterschichten bereitzustellen, die aus einfachen und wenigen Bauteilen bestehen, sowie eine hohe Filtrationssicherheit gewährleisten.
• Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen definiert.
• Das erfindungsgemäße Filtermodul besteht aus zwei über Verbindungsmittel miteinander verbundenen Endkappen und aus einem dazwischen gepresst angeordneten Stapel aus n Filterzellen und n + 1 zu den Filterzellen kongruenten drainierenden Abstandshalterschichten für Filtrat und verfügt über mindestens einen im Inneren des Filtermoduls angeordneten Kanal, der durch entsprechende Öffnungen in den Filterzellen und Abstandshalterschichten und einer Öffnung in wenigstens einer der Endkappen gebildet ist. Die Zahl n soll gleich 1 oder größer 1 sein. Die Filterzellen bestehen aus einer drainierenden Abstandshalterschicht für Speiseflüssigkeit und sandwichartig dazu angeordneten Tiefenfilterschichten, welche an ihrem Umfang zu dem mindestens einen Kanal hin randseitig über ein für Flüssigkeiten undurchlässiges Dichtmittel leckdicht mit einander verbunden sind und wobei die Abstandshalter für Filtrat randseitig an ihrem äußeren Umfang gleichfalls mit dem Dichtmittel ausgestattet sind.
• Durch die Erfindung kann in einfacher Weise ein kompakter und variabler Aufbau an Filtermodulen realisiert werden, in dem für die zu lösende Filtrationsaufgabe die Anzahl an Filterzellen mit den erforderlichen Eigenschaften der Tiefenfilterschichten ausgewählt wird. Dadurch, dass die Filterzellen nicht im peripheren äußeren Umfangsbereich, sondern an ihrem Umfang zu dem mindestens einen Kanal hin randseitig über ein für Flüssigkeiten undurchlässiges Dichtmittel leckdicht mit einander verbunden sind, steht eine wesentlich größere Filterfläche zur Filtration zur Verfügung als bei den Filterzellen des Standes der Technik, und zwar in der Regel von mindestens 10%. Beispielsweise verfügen erfindungsgemäße Filtermodule mit kreisrunden Filtermodulen von 70mm Durchmesser und mit einem kreisrunden zentralen Kanal von 18 mm Durchmesser bei einer Breite der Dichtmittel von 3 mm über 15% mehr Filterfläche als entsprechend dimensionierte Module mit Dichtmitteln am äußeren Kreisumfang.
• Die Abstandshalterschichten für Filtrat verfügen randseitig über für Flüssigkeiten undurchlässige Dichtmittel, welche am äußeren Umfang vorhanden sind. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich das Dichtmittel in den Ebenen der Abstandshalterschichten und über eine Breite, die mindestens der Höhe der benachbarten Tiefenfilterschicht entspricht. Dadurch ist nämlich gewährleistet, dass die zu filtrierende Speiseflüssigkeit über die gesamte Fläche der Tiefenfilterschicht hinweg mindestens einen Weg durch die Tiefenfilterschicht zurücklegen muß, welcher der Dicke der Tiefenfilterschicht im fertigen Filtermodul entspricht und keine Kurzschlüsse im Bereich der Kanten an der äußeren Peripherie auftreten können, was zu einem Durchbrechen der abzutrennenden Stoffe führen würde. Bei der herrschenden Druckdifferenz zwischen dem äußeren Raum um das Filtermodul herum für Speiseflüssigkeit (Unfiltratraum) und dem Filtratraum für Filtrat dringt die Speiseflüssigkeit überwiegend in die offene drainierende Abstandshalterschicht ein, passiert die Tiefenfilterschichten und wird über die drainierende Abstandshalterschicht für Filtrat in den Filtratraum geleitet und über den Auslaß für Filtrat aus dem Gehäuse der Filtervorrichtung abgeleitet. Die Filterzellen werden also von Innen nach außen durchströmt.
• Für den Aufbau eines erfindungsgemäßen Filtermoduls sind somit lediglich zwei Arten von vorgefertigten Hauptbauteilen erforderlich, Filterzellen und Abstandshalterschichten für Filtrat, wobei letztere mit einem Dichtmittel am äußeren Umfang ausgestattet sind. Dadurch, dass die Dichtmittel in der Ebene der Abstandshalterschichten liegen, sind Verletzungen der benachbarter Tiefenfilterschichten oder anderer Filterschichten, wie z.B. Membranfilterschichten ausgeschlossen. Durch die Dichtmittel wird kein wesentliches Totvolumen hervorgerufen.
• Vorzugsweise haben die Dichtmittel die gleiche Höhe wie die Abstandshalterschichten. Die Dichtmittel können aber auch in den Ebenen der Abstandshalterschichten höher sein als die Abstandshalterschicht, vorzugsweise wenigstens 10 μm. Das ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn die Tiefenfilterschichten über raue Oberflächen verfügen oder wenn stark partikelhaltige Speiseflüssigkeiten zu filtrieren sind.
• Die Dichtmittel bestehen aus einem dauerelastischen Material. Sie werden separat vor dem Zusammenfügen des Filtermoduls in dem Fachmann geläufiger Weise in flüssiger Form in die Abstandshalterschichten und Filterzellen eingebracht und ausgehärtet. Vorzugsweise besteht das dauerelastische Material aus einem Silikon- oder aus einem Polyurethankunststoff.
• Die Abstandshalterschichten bestehen aus durch Fasern oder Drähte gebildeten Geweben, Gewirken, Gittern oder Vliesen. Die Fasern und Drähte bestehen vorzugsweise aus Polymermaterialien. Oft, insbesondere bei der Filtration partikelhaltiger Speiseflüssigkeiten kann es günstig sein, auf der Anströmseite für die Speiseflüssigkeit Abstandshalterschichten aus gröberen Fasern oder Drähten und mit größeren Abständen zwischen den Fasern oder Drähten als auf der Abströmseite für Filtrat zu verwenden.
• Die Tiefenfilterschichten bestehen aus fasrigem Tiefenfiltermaterial. Vorzugsweise werden solche verwendet, die unterschiedliche Abscheidegrade besitzen. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind mehrere Tiefenfilterschichten mit gleichen oder unterschiedlichen Abscheidegraden aufeinander in Reihe zur Bildung von Stufenfiltern gestapelt. Die Tiefenfilterschichten können aus Fasern bestehen, welche chromatographische Eigenschaften gegenüber bestimmten Stoffen aufweisen. Die Fasern können chemisch modifiziert sein. Die Tiefenfilterschichten können in einer alternativen Ausführung auch partikuläre Teilchen, wie zum Beispiel Aktivkohlepartikel, enthalten, die ihrerseits chromatographische Eigenschaften gegenüber bestimmten Stoffen in der Speiseflüssigkeit aufweisen. Unter chromatographischen Eigenschaften Wechselwirkung mit bestimmten Stoffen verstanden werden. Die Wechselwirkungen können durch Adsorptionen, chemische Bindungen oder elektrostatische Kräfte hervorgerufen werden.
• In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen die Tiefenfilterschichten einen Abscheidegradienten auf. Der Abscheidegradient wird durch sich mit der Dicke der Tiefenfilterschicht verändernde Faserdurchmesser und/oder Packungsdichten der Fasern hervorgerufen.
• In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestehen die Filterschichten aus einem Verbund einer Tiefenfilterschicht und einer Filtermembranschicht. Dazu ist die Filtermembranschicht mindestens an dem äußeren Umfang der Tiefenfilterschicht randseitig fluiddicht mit der Tiefenfilterschicht verbunden. Die Verbindung zwischen Filtermembran und Tiefenfilterschicht kann durch Aufsiegeln der Membran unter Anwendung von Temperatur und Druck erzeugt worden sein. Die Verwendung von Filterschichten als Verbund zwischen Tiefenfilterschicht und Filtermembranschicht wird erst durch die erfindungsgemäße Verwendung des Dichtmittels möglich, das über keinerlei Vorsprünge, Ringe, Noppen, Wülste und dergleichen aufweist, womit sichergestellt wird, dass die empfindliche Filtermembranschicht unter dem Pressdruck im Filtermodul nicht zerstört wird. Die Filtermembranschicht in dem Verbund erhöht zum einen die Filtrationssicherheit und gestattet zum anderen ein größeres Spektrum in der Abscheidung von Stoffen. So können Filtermembranschichten im Mikrofiltrationsbereich eingesetzt werden, deren Porendurchmesser ein sicheres Zurückhalten von Mikroorganismen, wie Bakterien erlauben, oder es können bestimmte Stoffe, wie beispielsweise Proteine zurückgehalten werden durch Verwendung von Filtermembranschichten im Ultrafiltrationsbereich, oder es können gezielt Wertstoffe oder Toxine zurückgehalten werden, in dem spezifisch wirkende Filtermembranschichten aus Membranadsorbern in dem Verbund verwendet werden.
• Die Endkappen mit dem dazwischen angeordneten Stapel aus Filterzellen und Abstandshalterschichten für Filtrat sind durch Verbindungsmittel zu dem Filtermodul verbunden. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung durchsetzt ein für Flüssigkeiten durchlässigen Rohr den mindestens einen Kanal im Filtermodul. Erfindungsgemäß können die Verbindungsmittel zum Verbinden der Endkappen über mindestens eine Zugstange verfügen. Diese Zugstangen sind beispielsweise am äußeren Umfang mit den Endkappen verbunden. Vorzugsweise sind die Endkappen dafür größer ausgebildet als die Filterzellen.
• In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Filterzellen eben ausgebildet. Das hat gegenüber den bikonvex linsenförmig ausgebildeten Filterzellen den Vorteil einer größeren mechanischen Stabilität innerhalb des Stapels im Modul und eines geringeren Totvolumens.
• Die Aufgabe der Erfindung wird weiter gelöst durch eine Vorrichtung zur statischen Filtration von Flüssigkeiten bestehend aus einem Gehäuse mit mindestens einem Einlaß für zu filtrierende Speiseflüssigkeit und mit mindestens einem Auslaß für Filtrat und mindestens einem dazwischen angeordneten vorstehend beschriebenen Filtermodul, wobei der mindestens eine Kanal des Filtermoduls mit mindestens einem Auslaß für Filtrat des Gehäuses verbunden ist. Das Filtermodul besteht aus zwei über Verbindungsmittel miteinander verbundenen Endkappen und aus einem dazwischen gepresst angeordneten Stapel aus n Filterzellen und n + 1 zu den Filterzellen kongruenten drainierenden Abstandshaltern für Filtrat und mit mindestens einem im Inneren des Filtermoduls angeordneten Kanal, der durch entsprechende Öffnungen in den Filterzellen und Abstandshaltern und wenigstens einer Öffnung der Endkappen gebildet ist. Dabei ist n ≥ 1. Die Filterzellen bestehen aus einer drainierenden Abstandshalterschicht für Speiseflüssigkeit und sandwichartig dazu angeordneten Tiefenfilterschichten, welche an ihrem Umfang zu dem mindestens einen Kanal hin randseitig über ein für Flüssigkeiten undurchlässiges Dichtmittel leckdicht mit einander verbunden sind und wobei die Abstandshalter für Filtrat randseitig an ihrem äußeren Umfang mit dem Dichtmittel ausgestattet sind.
• Die Erfindung soll nun an Hand der 1 bis 3 erläutert werden. Dabei zeigen
• 1 ein erfindungsgemäßes Filtermodul teilweise in Explosionsdarstellung,
• 2 schematisch einen Längsschnitt durch ein Filtermodul mit Filterzelle und
• 3 schematisch einen Längsschnitt durch ein Filtermodul mit Tiefenfilterschichten In Kombination mit Filtermembranschichten.
• Gemäß 1 sind in dem erfindungsgemäßen Filtermodul 1 zur statischen Filtration von Flüssigkeiten die beiden Endkappen 3, 3' über ein Verbindungsmittel 2 miteinander verbundenen. Das Verbindungsmittel 2 besteht in der gezeigten Ausführungsform aus einem für Flüssigkeiten durchlässigen Rohr 20, welches an seinen Enden mit den Endkappen beispielsweise verschweißt ist. Zwischen den Endkappen 3, 3' ist ein Stapel aus Filterzellen 4 und zu den Filterzellen kongruenten drainierenden Abstandshalterschichten für Filtrat 8 gepresst angeordnet. Im Inneren des Filtermoduls 1 ist ein Kanal 5 ausgebildet, der durch entsprechende Öffnungen 6, 7 und 9 in den Filterzellen 4, den Abstandshaltern 8 und in der einen Endkappe 3' gebildet ist. Die Filterzellen 4 bestehen aus einer drainierenden Abstandshalterschicht für Speiseflüssigkeit 8' und sandwichartig dazu angeordneten Tiefenfilterschichten 11, welche an ihrem Umfang zu dem mindestens einen Kanal 5 hin randseitig über für Flüssigkeiten undurchlässige Dichtmittel 10 leckdicht gegenüber dem Kanal 5 mit einander verbunden sind. Die Abstandshalterschichten für das Filtrat 8 sind randseitig an ihrem äußeren Umfang mit dem Dichtmittel 10' ausgestattet.
• Die Dichtmittel 10' erstrecken sich in den Ebenen der Abstandshalterschichten 8 und über eine Breite 12, die der Höhe 13 der benachbarten Filterschicht 11 entspricht (2). In den in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsformen der Erfindung ist die Höhe 13 des Dichtmittels 10, 10' gleich der Höhe der Filterzellen 4 und der Abstandshalterschicht 8. Die Dichtmittel 10, 10' bestehen aus einem dauerelastischen Material 14, welches vorzugsweise ein Silikonkunststoff ist.
• Die Abstandshalterschichten 8 bestehen aus von Fasern oder Drähten gebildeten Geweben, Gewirken, Gittern oder Vliesen. Die Tiefenfilterschichten 11 bestehen aus fasrigem Tiefenfiltermaterial, welches auch chromatographische Eigenschaften aufweisen kann. Alternativ sind, wie in der 2 angedeutet, partikuläre Teilchen 22 mit chromatographischen Eigenschaften in den Tiefenfilterschichten 11 eingelagert.
• In der 3 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der die Tiefenfilterschichten 11 als Verbund 16 mit einer Filtermembranschicht 23 ausgebildet sind. Die Filtermembranschichten 23 sind auf der Umfangsebene 17 der Tiefenfilterschichten 11 randseitig 18, 19 fluiddicht mit den Tiefenfilterschichten 11 verbunden, die dem Filtratraum 21 und dem Unfiltratraum 24 benachbart ist. Die Verbindung zwischen Tiefenfilterschicht 11 und Filtermembranschicht 23 ist vorzugsweise eine Siegelverbindung 18, 19.
• Zur Durchführung der statischen Filtration mit einer nicht dargestellten Vorrichtung wird das erfindungsgemäße Filtermodul 1 in ein Gehäuse mit mindestens einem Einlaß für zu filtrierende Speiseflüssigkeit und mit mindestens einem Auslaß für Filtrat eingebaut. Wie durch die Flusspfeile 25, 25' in 2 angedeutet, dringt bei der herrschenden Druckdifferenz zwischen äußeren Unfiltratraum 24 der Speiseflüssigkeit und dem Filtratraum 21 die Speiseflüssigkeit überwiegend in die drainierenden Abstandshalterschichten 8' ein, passiert die Tiefenfilterschichten 11 und wird über die drainierenden Abstandshalterschichten 8 in den Filtratraum 21 geleitet und über den Auslaß für Filtrat aus dem Gehäuse der Vorrichtung abgeleitet. Damit im Bereich der Kanten der Tiefenfilterschicht 11 kein Kurzschlussweg für die zu filtrierende Speiseflüssigkeit entsteht und diese einen geringeren Weg als die Höhe der Tiefenfilterschicht 13 in der Tiefenfilterschicht 11 zurücklegt, verfügen die Abstandshalterschichten 8 über eine Dichtmittelbreite 12, die der Höhe 13 der Tiefenfilterschicht 11 entspricht.

1

Filtermodul

2

Verbindungsmittel

3

Endkappe

3'

Offene Endkappe

4

Filterzellen

5

Kanal

6

Öffnungen in den Filterzellen

7

Öffnung in den Abstandshalterschichten

8

drainierende Abstandshalterschicht für Filtrat

8'

drainierende Abstandshalterschicht für Speiseflüssigkeit

9

Öffnungen in der Endkappe 3'

10

Dichtmittel

10'

Dichtmittel für Abstandshalterschichten 8

11

Tiefenfilterschicht

12

Breite des Dichtmittels

13

Höhe der Tiefenfilterschicht

14

Dauereleastisches Material

15

Gewebe, Gewirke, Gitter, Vliese

16

Tiefenfilterschicht als Verbund mit einer Filtermembranschicht

17

Umfangsebene der Tiefenfilterschicht

18

Randseitige Verbindung/Siegelverbindung

19

Randseitige Verbindung/Siegelverbindung

20

für Flüssigkeiten durchlässigen Rohr

21

Filtratraum

22

Partikuläre Teilchen

23

Filtermembranschicht

24

Äußerer Raum für Speiseflüssigkeit/Unfiltratraum

25

Flusspfeil

25'

Flusspfeil

Claims (23)

1. Filtermodul (1) zur statischen Filtration von Flüssigkeiten aus zwei über Verbindungsmittel (2) miteinander verbundenen Endkappen (3, 3') und aus einem dazwischen gepresst angeordneten Stapel aus n Filterzellen (4) und n + 1 zu den Filterzellen (4) kongruenten drainierenden Abstandshalterschichten für Filtrat (8) und mit mindestens einem im Inneren des Filtermoduls (1) angeordneten Kanal (5), der durch entsprechende Öffnungen (6, 7) in den Filterzellen (4) und Abstandshalterschichten (8) und einer Öffnung (9) in wenigstens einer der Endkappen (3, 3') gebildet ist, wobei n ≥ 1 ist und die Filterzellen (4) aus einer drainierenden Abstandshalterschicht für Speiseflüssigkeit (8') und sandwichartig dazu angeordneten Tiefenfilterschichten (11) bestehen, welche an ihrem Umfang zu dem mindestens einen Kanal (5) hin randseitig über ein für Flüssigkeiten undurchlässiges Dichtmittel (10) leckdicht mit einander verbunden sind und wobei die Abstandshalterschichten für Filtrat (8) randseitig an ihrem äußeren Umfang mit dem Dichtmittel (10') ausgestattet sind.
2. Filtermodul (1) nach Anspruch 1, wobei die Dichtmittel (10, 10') die gleiche Höhe (13) haben wie die Filterzellen (4) und die Abstandshalterschichten für Filtrat (8).
3. Filtermodul (1) nach Anspruch 1, wobei sich die Dichtmittel (10') in den Ebenen der Abstandshalterschichten für Filtrat (8) über eine Breite (12) erstrecken, die mindestens der Höhe (13) der benachbarten Filterschicht (11) entspricht.
4. Filtermodul (1) nach Anspruch 1, wobei die Dichtmittel (10, 10') aus einem dauerelastischen Material (14) bestehen.
5. Filtermodul (1) nach Anspruch 4 und , wobei das dauerelastische Material (14) ein Silikonkunststoff ist
6. Filtermodul (1) nach Anspruch 3, wobei das dauerelastische Material (14) ein Polyurethankunststoff ist.
7. Filtermodul (1) nach Anspruch 1, wobei die Abstandshalterschichten (8, 8') aus von Fasern oder Drähten bestehen.
8. Filtermodul (1) nach Anspruch 7, wobei die Abstandshalterschichten (8, 8') Gewebe, Gewirke, Gitter oder Vliese (15) sind.
9. Filtermodul (1) nach Anspruch 1, wobei die Tiefenfilterschichten (11) aus fasrigem Tiefenfiltermaterialien bestehen.
10. Filtermodul (1) nach Anspruch 9, wobei Tiefenfilterschichten (11) mit unterschiedlichen Abscheidegraden für Stufenfiltrationen angeordnet sind.
11. Filtermodul (1) nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Tiefenfilterschichten (11) chromatographische Eigenschaften aufweisen.
12. Filtermodul (1) nach Anspruch 9, wobei die Tiefenfiltermaterialien partikuläre Teilchen (22) enthalten.
13. Filtermodul nach Anspruch 12, wobei die Tiefenfilterschichten (11) einen Abscheidegradienten aufweisen auf Grund sich ändernder Faserdurchmesser und/oder Packungsdichten der Fasern.
14. Filtermodul (1) nach Anspruch 1, wobei die Tiefenfilterschichten (11) als Verbund (16) mit einer Filtermembranschicht (23) ausgebildet sind.
15. Filtermodul (1) nach Anspruch 14, wobei die Filtermembranschicht (23) mindestens an der Umfangsebene (17) der Tiefenfilterschicht (11) randseitig fluiddicht mit der Tiefenfilterschicht (11) verbunden ist, die dem Filtratraum (21) benachbart ist.
16. Filtermodul (1) nach Anspruch 15, wobei die Verbindung zwischen Filtermembranschicht (23) und Tiefenfilterschicht (11) aus einer Siegelverbindung (18, 19) besteht.
17. Filtermodul nach einen der Ansprüche 14 bis 16, wobei die Filtermembranschicht (23) eine Membranadsorberschicht ist.
18. Filtermodul (1) nach Anspruch 1, wobei die Verbindungsmittel (2) zum Verbinden der Endkappen (3, 3') aus einem für Flüssigkeiten durchlässigen Rohr (20) bestehen, welches den mindestens einen Kanal (5) durchsetzt.
19. Filtermodul (1) nach Anspruch 1, wobei die Verbindungsmittel (2) zum Verbinden der Endkappen (3, 3') über mindestens eine Zugstange verfügen.
20. Filtermodul (1) nach Anspruch 19, wobei die Zugstangen am äußeren Umfang mit den Endkappen (3, 3') verbunden sind.
21. Filtermodul (1) nach Anspruch 20, wobei die Endkappen (3, 3') größer sind als die Filterzellen (4) und Abstandshalterschichten (8).
22. Filtermodul (1) nach Anspruch 1, wobei die Filterzellen (4) eben ausgebildet sind.
23. Vorrichtung zur statischen Filtration von Flüssigkeiten bestehend aus einem Gehäuse mit mindestens einem Einlaß für zu filtrierende Speiseflüssigkeit und mit mindestens einem Auslaß für Filtrat und mindestens einem dazwischen angeordneten Filtermodul (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Kanal (5) des Filtermoduls (1) mit mindestens einem Auslaß für Filtrat verbunden ist.