DE4136551A1 - Stroemungsverteilerkopf zum ansetzen an ein membranfiltermodul zur filtration von fluiden - Google Patents
Stroemungsverteilerkopf zum ansetzen an ein membranfiltermodul zur filtration von fluidenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Strömungsverteilerkopf
zum Ansetzen an ein Membranfiltermodul zur
Filtration von Fluiden, insbesondere im
Crossflow-Verfahren, nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
Ein gattungsgemäßer Strömungsverteilerkopf zum
Ansetzen an ein Membranfiltermodul ist z. B. aus der
DE-OS 39 16 511 bekannt. Ein dort offenbartes
Membranfiltermodul, das jeweils ein Bündel von
Kapillar- bzw. Hohlfasermembranen enthält,
kennzeichnet sich durch Anordnung sämtlicher Zugänge
zu den Kapillar- bzw. Hohlfasermembranen und zum
Gehäuseinneren an den beiden Stirnseiten. Der
Anschluß zu diesen Zugängen läßt sich durch
einfaches Einstecken beider Enden des
Membranfiltermoduls in je einen
Strömungsverteilerkopf herstellen. Durch Wahl von
Strömungsverteilerköpfen für die Innenanströmung
oder die Außenanströmung kann die Crossflow-Strömung
wahlweise durch die Durchflüsse der Kapillar- bzw.
Hohlfasermembranen oder wahlweise an die Außenseite
der Kapillar- bzw. Hohlfasermembranen geführt
werden. Da die Anordnung der Filtrat- und Unfiltrat
Strömungskanäle bei Strömungsverteilerköpfen für die
Innenanströmung bzw. Außenanströmung unterschiedlich
ist, sind entsprechende Anpassungen beim Wechsel der
Anströmart in einem Membranfiltergerät allerdings
nur durch auswechselbare Einsatzteile wie
Strömungsverteilerplatten vorzunehmen.
Der Wechsel der Anströmrichtung durch Austausch der
Strömungsverteilerköpfe in einer
Membranfiltervorrichtung mit festeingebauten
Strömungsverteilerplatten ist deswegen kompliziert
und der relativ komplizierte Aufbau kann ursächlich
für Undichtigkeiten sein.
Daneben kann es aufgrund der Konstruktion der aus
der DE-OS 39 16 511 bekannten
Strömungsverteilerköpfe auch zu weiteren
Dichtigkeitsproblemen kommen.
Zur Abdichtung des Zugangs zu den Stirnseiten der
Rohr-, Kapillar- bzw. Hohlfasermembranen vom Zugang
zum Filtergehäuse dient in Verbindung mit dem
Strömungsverteilerkopf eine axial gegenüber der
Stirnseite der äußeren Manschette des
Membranfiltermoduls vorstehende innere Manschette,
die mindestens eine auf die äußere Umfangsfläche der
inneren Manschette gesetzte Ringdichtung trägt.
Ist das Filtergehäuse aus Edelstahl gefertigt, so
kann es beim Vorliegen einer solchen Abdichtung
aufgrund der unterschiedlichen
Ausdehnungskoeffizienten des Edelstahlgehäuses,
insbesondere der Inneren das Bündelende aufnehmenden
Manschette, und den in eine elastische Vergußmasse
vergossenen oder in ein Plastomer verschweißten
Bündelenden schon nach einmaligem Gebrauch des
Membranfiltermoduls zu Rissen in der Abdichtmasse
und nachfolgend zu deren Ablösung von der inneren
Manschette kommen. Dadurch wird das
Membranfiltermodul undicht und unbrauchbar.
Das bedeutet, daß auch die Abdichtung zwischen
Strömungsverteilerkopf einerseits und
Membranfiltermodul andererseits
verbesserungsbedürftig ist.
Gegenüber dem dargelegten Stand der Technik liegt
der Erfindung das Problem zugrunde,
Strömungsverteilerköpfe zum Ansetzen an ein
Membranfiltermodul zur Verfügung zu stellen, die
einen Wechsel der Anströmart erleichtern. Außerdem
soll die Dichtigkeit zwischen
Strömungsverteilerköpfen und Membranfiltermodulen
verbessert werden.
Diese Probleme werden durch einen
Strömungsverteilerkopf mit den Merkmalen des
kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung besteht darin, daß unter Beibehaltung
der Anordnung und der Durchmesser der Fluidkanäle
der Strömungsverteilerkopf hinsichtlich der
Anordnung der Zwischenkanäle für Innen- und
Außenanströmung in unterschiedlichen Ausbildungen
vorgesehen ist, wobei der erste Fluidkanal mit der
Bündelstirnfläche und der zweite Fluidkanal mit der
Außenseite der Kapillar- oder Hohlfasermembranen
oder der erste Fluidkanal mit der Außenseite der
Kapillar- oder Hohlfasermembranen und der zweite
Fluidkanal mit der Bündelstirnfläche in Verbindung
steht. Dadurch wird der Vorteil erreicht, daß beim
Wechsel der Anströmart in einer
Membranfiltervorrichtung keinerlei Zwischenplatten
oder Adapter benötigt werden. Der Wechsel der
Anströmart geschieht lediglich durch Austausch von
Strömungsverteilerköpfen für die eine Anströmart
gegen Strömungsverteilerköpfe für die andere
Anströmart.
In bevorzugter Ausführungsform ist der erste
Fluidkanal der Unfiltratströmungskanal und der
zweite Fluidkanal der Filtratströmungskanal, wobei
der Unfiltratströmungskanal einen größeren
Durchmesser als der Filtratströmungskanal aufweist.
Dieses Größenverhältnis der Fluidkanäle ist
insbesondere vorteilhaft für die Strömungs- und
Druckverhältnisse beim Filtrationsvorgang.
Für alle erfindungsgemäßen Ausführungsformen der
Strömungsverteilerköpfe gilt, daß sie über eine
Aufnahmeöffnung verfügen, in die die
Membranfiltermodule lediglich mit ihren Endbereichen
einzustecken oder aber auch ggf. einzudrehen sind.
Die Abdichtung wird dabei jeweils durch ringförmige
Dichtelemente geschaffen, die an korrespondierenden
Umfangsflächen im Strömungsverteilerkopf und am
Membranfiltermodul anliegen. Hierdurch haben die
Membranfiltermodule begrenzten, aber ausreichenden
Spielraum, um sich axial gegenüber den
Strömungsverteilerköpfen verschieben zu können und
auf diese Weise thermische und mechanische
Spannungen, wie sie etwa beim Sterilisationsvorgang
auftreten können, auszugleichen.
In einer ersten Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Strömungsverteilerkopfes weist die
Öffnung zur Aufnahme des Membranfiltermoduls zwei
den stirnseitigen Zugängen des anzusetzenden
Filtergehäuses des Membranfiltermoduls entsprechende
Kammern auf, wobei jede dieser Kammern über
mindestens einen Zwischenkanal an jeweils einen der
Fluidkanäle angeschlossen ist. Der oder die
Zwischenkanäle sind üblicherweise vertikale
Verbindungskanäle, es können jedoch auch horizontale
Kanäle oder An- bzw. Ausschnitte vorgesehen sein, um
die Verbindung der Kammern mit den entsprechenden
Fluidkanälen herzustellen.
In zweckmäßiger Ausgestaltung wird die Trennung der
Aufnahmeöffnung in die beiden Kammern durch eine
manschettenartige Innenwand erreicht, die im
zusammengesetzten Zustand von Filtergehäuse und
Strömungsverteilerkopf eine am Filtergehäuse
gegebenfalls vorhandene axial vorstehende innere
Manschette abdichtend umgreift.
Dabei ist bei dieser ersten Ausführungsform bei der
Variante für die Innenanströmung der
Unfiltratströmungskanal größeren Querschnitts mit
einer der beiden Kammern, nämlich der zentralen
Kammer der Aufnahmeöffnung über einen Zwischenkanal
und der Filtratströmungskanal kleineren Querschnitts
mit der Zweiten der Kammern, nämlich einer
Ringkammer der Aufnahmeöffnung über mindestens einen
weiteren Zwischenkanal in Verbindung. Entgegen der
im Stand der Technik gemachten Annahme, daß - zur
Aufrechterhaltung einer stabilen Anordnung - der
Filtratströmungskanal kleineren Querschnitts direkt
einen gemeinsamen Anschnitt mit der Ringkammer
aufweisen müsse, gelingt es so, durch ein Hochsetzen
des Filtratkanals kleineren Querschnitts und dessen
Verbindung über einen oder mehrere Zwischenkanäle
mit der Ringkammer, eine Ausführungsform zu
schaffen, die bezüglich der Anordnung und
Dimensionierung der Fluidkanäle zur zweiten Variante
für die Außenanströmung gemäß der ersten
Ausführungsform der Strömungsverteilerköpfe
kompatibel ist.
Bei der Variante für die Außenanströmung ist bei der
ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Strömungsverteilerköpfe bevorzugt der
Unfiltratströmungskanal mit der Ringkammer über
einen vertikalen Kanal oder Anschnitt und der
Filtratströmungskanal mit der zentralen Kammer über
einen Zwischenkanal in Verbindung.
Eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform der
Strömungsverteilerköpfe zeichnet sich dadurch aus,
daß die Aufnahmeöffnung nur eine einzige mit den
Fluidkanälen in Verbindung stehende Kammer aufweist.
Diese modifizierte Kammer weist eine Ringstufe auf,
an deren innenliegender Mantelfläche Vorkehrungen
zur Aufnahme mindestens eines ringförmigen
Dichtelements getroffen sind. Dabei kann es sich
beispielsweise um Einkerbungen oder auch um eine
Ringnut handeln. Ein hier angeordnetes Dichtelement
kann dann mit der Außenfläche des vergossenen oder
verschweißten Bündelendes von Rohr-, Kapillar- oder
Hohlfasermembranen die Abdichtung des stirnseitigen
Zugangs zu den Rohr,- Kapillar- oder
Hohlfasermembranen bewirken, wenn der
Strömungsverteilerkopf an ein Modul angesetzt ist.
Bei der Variante für die Innenanströmung gemäß der
zweiten Ausführungsform ist es bevorzugt, daß der
Unfiltratströmungskanal mit der Kammer der
Aufnahmeöffnung über einen Zwischenkanal und der
Filtratströmungskanal mit der Kammer der
Aufnahmeöffnung über mindestens einen zur
Stirnfläche der Ringstufe führenden Zwischenkanal in
Verbindung steht.
Bei der Variante für die Außenanströmung gemäß der
zweiten Ausführungsform ist es bevorzugt, daß der
Unfiltratströmungskanal mit der Kammer der
Aufnahmeöffnung über mindestens einen zu der
Stirnfläche der Ringstufe führenden Zwischenkanal
und der Filtratströmungskanal mit der Kammer über
mindestens einen Zwischenkanal in Verbindung steht.
Die ringstufenförmige Ausgestaltung einer
Aufnahmeöffnung gemäß der zweiten Ausführungsform
erlaubt eine insgesamt massivere und dadurch
stabilere Ausführung der Strömungsverteilerköpfe.
Durch den Wegfall der bei der ersten Ausführungsform
üblichen Ringkammer, die durch eine zusätzliche
innere Manschette ausgebildet sein kann, kann man
bei der Innenanströmung zweckmäßig den
Strömungskanal größeren Querschnitts - den
Unfiltratkanal - in axialer Richtung näher an der
Aufnahmeöffnung anordnen, als beim bekannten
Strömungsverteilerkopf für die Innenanströmung. Wird
zusätzlich der Filtratkanal von der Aufnahmeöffnung
entfernt angeordnet, so erhält man auch hier einen
Strömungsverteilerkopf, bei dem die Anordnung und
die Durchmesser der Strömungskanäle der Anordnung
und den Durchmessern der Strömungskanäle eines
Strömungsverteilerkopfes für die Außenanströmung
entsprechen. Daraus resultiert die vollständige
Kompatibilität aller Varianten der Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Strömungsverteilerkopfes
bezüglich der Anordnung und der Durchmesser der
Strömungskanäle.
Dies gewährleistet insbesondere die Verbindung von
günstigen Strömungsverhältnissen einerseits mit
einer einfachen und rationellen Fertigung des
Strömungsverteilerkopfes.
Weiterhin bevorzugt ist es, wenn der erste
Fluidkanal dem oberen Ende der Kammer bzw.
Zentralkammer benachbart ist oder unmittelbar an die
Kammer bzw. Zentralkammer angrenzt. Bei einer
solchen Ausgestaltung ist es weiterhin von Vorteil,
wenn der zweite Fluidkanal bezüglich seiner axialen
Anordnung relativ zum ersten Fluidkanal weiter
entfernt von der Kammer angeordnet ist. Die
Verbindung des zweiten Fluidkanals zu der Kammer
bzw. Zentralkammer oder auch zu der Ringkammer wird
dann über mindestens einen Zwischenkanal erreicht,
wobei sich der Zwischenkanal im wesentlichen
achsparallel zum Gehäuse und im wesentlichen
rechtwinklig zum zweiten Fluidkanal erstreckt.
Bevorzugt wird beim Vorliegen mehrerer
Zwischenkanäle zur Verbindung des zweiten
Fluidkanals, wobei jeder der Zwischenkanäle einen
wesentlich kleineren Lochkreisdurchmesser als der
zweite Fluidkanal aufweisen kann, eine Anordnung der
Zwischenkanäle nebeneinander auf einer gedachten
Kreisbogenlinie im Strömungsverteilerkopf, deren
Krümmung dem Verlauf des äußeren Zugang bzw.
zentralen Zugangs zum Filtergehäuse und bei
Ausbildung einer Ringstufe in der Kammer
gleichzeitig dem Verlauf der Stirnfläche der
Ringstufe in der Kammer des Strömungsverteilerkopfes
entspricht.
Das Äußere der Strömungsverteilerköpfe ist so
ausgebildet, daß diese zwar im wesentlichen ebene
Seitenflächen aufweisen, wobei sich von Seitenfläche
zu Seitenfläche durchgehend die Verteilerkanäle,
also der erste und zweite Fluidkanal erstrecken. Die
Mündung der durchgehenden Fluidkanäle kann bevorzugt
an der einen Seitenfläche des
Strömungsverteilerkopfes mit einer Aseptikdichtung
und an der anderen Seitenfläche mit einer glatten,
ebenen Anlagefläche versehen sein. Auf diese Weise
läßt sich eine Mehrzahl von Strömungsverteilerköpfen
problemlos und dicht aneinanderreihen.
Dies wird noch dadurch erleichtert und verbessert,
daß in jedem Strömungsverteilerkopf eine sich
parallel zu den durchgehenden Fluidkanälen
erstreckende durchgehende Aufnahmebohrung (Auge) für
eine Trag- und Spannstange angebracht ist. Diese
kann zur Befestigung mehrerer
Strömungsverteilerköpfe nebeneinander und zum
Anpressen dieser Mehrzahl von
Strömungsverteilerköpfe Anwendung finden.
Im Rahmen der Erfindung können die
Strömungsverteilerköpfe aus jedem geeigneten
Material gefertigt sein. Hierzu kommen in Frage
Metall, Stahl, Edelstahl, Keramik, Glas usw.
Besonders bevorzugt wird jedoch als Material ein
geeigneter Kunststoff oder auch Mischungen von
geeigneten Kunststoffen, beispielsweise Polyolefinen.
Es ist besonders zu beachten, daß das gewählte
Material gegenüber dem zu filtrierenden Gut inert
ist, d. h., daß es zu keinen chemischen
Wechselwirkungen zwischen dem Material des
Strömungsverteilerkopfes und dem Filtrat bzw.
Unfiltrat kommt.
Weiterhin kann es von Vorteil sein, die Stabilität
bestimmter Bereiche des Strömungsverteilerkopfes
durch Einlage oder Einarbeitung von
Verstärkungsringen oder Einlageformen beispielsweise
aus Edelstahl zu vergrößern. Dies ist insbesondere
dann zweckmäßig, wenn beispielsweise bei Vorliegen
einer Zentralkammer und einer Ringkammer der
Strömungsverteilerkopf eine manschettenartige
Ausgestaltung aufweist, die einen relativ dünnen
Querschnitt hat und somit bei besonderen
Beanspruchungen im Filtrationsprozeß einer gewissen
Verstärkung bedarf. Die Verstärkungselemente sind
dann vorzugsweise so in den Strömungsverteilerkopf
eingelagert, daß sie mit dem Filtrat bzw. Unfiltrat
nicht in Berührung kommen. Sie werden also gänzlich
von der Substanz aus der die Strömungsverteilerköpfe
bestehen, umhüllt.
Wesentlich für das einwandfreie Funktionieren des
Strömungsverteilerkopfes in all seinen Varianten und
Ausführungsformen ist die Abdichtung des Kopfes
gegenüber dem anzusetzenden Filtermodul. Dazu ist
bevorzugt zumindest eine zur Aufnahme eines
Dichtelementes vorbereitete Ringnut oder Vertiefung
bzw. ringförmige Einkerbung vorhanden. Diese ist
zweckmäßig an der innenliegenden Mantelfläche der
Umfangswand des Strömungsverteilerkopfes in der Nähe
der Stirnseite der Aufnahmeöffnung des
Strömungsverteilerkopfes zur Verfügung gestellt. Zur
Abdichtung kann ein eingelegtes Dichtelement auf
eine korrespondierende Fläche am angesetzten
Membranfiltermodul greifen und die Abdichtung nach
außen bewirken. Prinzipiell kann allerdings das
Dichtelement auch vom Filtergehäuse des Moduls
getragen werden, so daß beim Zusammensetzen von
Filtergehäuse und Strömungsverteilerkopf eine
dichtende Beziehung entsteht, obwohl keine Ringnut
bzw. Aufnahme im Strömungsverteilerkopf vorhanden
ist.
Beim Vorliegen einer Ringstufenkammer im
Strömungsverteilerkopf macht es die erwünschte
Trennung der Zugänge zu den Bündelstirnflächen bzw.
zu der Außenseite der Kapillar- bzw.
Hohlfasermembran erforderlich, zumindest ein
weiteres Dichtelement vorzusehen.
Dabei ist es dann bevorzugt, daß die Aufnahmeöffnung
im Strömungsverteilerkopf sowohl das bzw. die
Dichtelemente zur übergreifenden Abdichtung der
äußeren Manschette des Filtergehäuses als auch das
bzw. die Dichtelemente zur Abdichtung des zentralen
stirnseitigen Zugangs zu den Kapillar- bzw.
Hohlfasermembranen trägt. Beim Vorliegen einer
Ringstufenkammer kann allerdings auch das
Filtergehäuse die Dichtungen tragen, insbesondere
auch die Innenmanschette sofern vorhanden, so daß
die Strömungsverteilerköpfe gemäß der zweiten
Ausführungsform auch an Membranfiltermodule für die
erste Ausführungsform von Strömungsverteilerköpfen
ansetzbar sind.
Ist jedoch die Anordnung des bzw. der
Dichtelements(e) am Strömungsverteilerkopf
vorgesehen, so ist es dabei bevorzugt, zumindest
eine Aufnahme bzw. Ringnut in demjenigen
Innenbereich der maschettenartigen Umfangswand des
Strömungsverteilerkopfes anzuordnen, der dem Bereich
der Ringstufenkammer benachbart ist, welcher zur
Aufnahme des verschweißten oder vergossenen
Bündelendes des Bündels von Kapillar- bzw.
Hohlfasermembranen dient.
Bevorzugt bestehen die zur Abdichtung verwendeten
Dichtelemente aus einem gegenüber der zu
filtrierenden Lösung inerten Material,
beispielsweise aus einem geeigneten Kunststoff,
insbesondere Polyolefin. Zweckmäßig werden O-Ringe
als Dichtelemente verwendet, die in vorbereitete
Aussparungen in den inneren Mantelflächen der
Aufnahmeöffnung einlegbar sind.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im
folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines an ein
Membranfiltermodul anzusetzenden
Strömungsverteilerkopfes für die
Innenanströmung der Membranen im Schnitt
1-1 der Fig. 2;
Fig. 2 den Strömungsverteilerkopf gemäß Fig. 1 in
den Schnitten 2a-2a und 2b-2b in Fig. 1;
Fig. 3 eine teilweise weggebrochene Draufsicht aus
der Richtung 3 auf den
Strömungsverteilerkopf gemäß Fig. 1;
Fig. 4 eine erste Ausführungsform eines an ein
Membranfiltermodul anzusetzenden
Strömungsverteilerkopfes für die
Außenanströmung der Membranen im Schnitt
4-4 der Fig. 5;
Fig. 5 den Strömungsverteilerkopf gemäß Fig. 4 in
den Schnitten 5a-5a und 5b-5b in Fig. 4;
Fig. 6 eine teilweise weggebrochene Draufsicht aus
der Richtung 6 auf den
Strömungsverteilerkopf gemäß Fig. 4;
Fig. 7 eine zweite Ausführungsform eines an ein
Membranfiltermodul anzusetzenden
Strömungsverteilerkopfes für die
Innenanströmung der Membranen im Schnitt
7-7 in Fig. 8;
Fig. 8 den Strömungsverteilerkopf gemäß Fig. 7 in
den Schnitten 8a-8a und 8b-8b in Fig. 7;
Fig. 9 eine teilweise weggebrochene Draufsicht aus
der Richtung 9 auf den
Strömungsverteilerkopf gemäß Fig. 7;
Fig. 10 eine zweite Ausführungsform eines an ein
Membranfiltermodul anzusetzenden
Strömungsverteilerkopfes für die
Außenanströmung der Membran im Schnitt
10-10 in Fig. 11;
Fig. 11 den Strömungsverteilerkopf gemäß Fig. 10
in den Schnitten 11a-11a und 11b-11b in
Fig. 10; und
Fig. 12 eine teilweise weggebrochene Draufsicht aus
der Richtung 12 auf den
Strömungsverteilerkopf gemäß Fig. 10.
Die Fig. 1 bis 6 zeigen Darstellungen einer
ersten Ausführungsform der Strömungsverteilerköpfe
29a, 29b zum Ansetzen an ein Membranfiltermodul. Die
in den Fig. 1 bis 6 gezeigten Varianten
unterscheiden sich von denen in den Fig. 7 bis 12
gezeigten Varianten einer weiteren erfindungsgemäßen
Ausführungsform der Strömungsverteilerköpfe 29c, 29d
durch die Ausgestaltung der Aufnahmeöffnung 56. Die
Aufnahmeöffnung 56 weist bei den in den Fig. 1
bis 6 gezeigten Varianten zwei Kammern, nämlich eine
zentrale Kammer 62 und eine Ringkammer 63 auf,
wohingegen die in den Fig. 7 bis 12 gezeigten
Varianten als Aufnahmeöffnung 56 eine einzige Kammer
85 mit einer Ringstufe 86 aufweisen. Je nach
Ausführungsform des Strömungsverteilerkopfes ist ein
Membranfiltermodul mit einer korrespondierenden
Ausgestaltung eines Filtergehäuses bzw. des von
diesem Filtergehäuses aufgenommenen Bündelendes von
Kapillar- oder Hohlfasermembranen anzusetzen.
Ist es beabsichtigt, die Kapillar- oder
Hohlfasermembranen mit ihrem inneren Durchlaß in der
Umlaufströmung der zu behandelnen Flüssigkeit
anzuordnen, so sind entweder Strömungsverteilerköpfe
29a in der Ausführung nach den Fig. 1 bis 3 oder
Strömungsverteilerköpfe 29c in den Ausführungen
gemäß den Fig. 7 bis 9 zu verwenden. Ist dagegen
beabsichtigt, die Strömung der zu behandelnden
Flüssigkeit an der Außenseite der Kapillar- oder
Hohlfaser-Membranen vorbeizuführen, so sind
Strömungsverteilerköpfe 29b gemäß Fig. 4 bis 6
oder Strömungsverteilerköpfe 29d gemäß den Fig.
10 bis 12 einzusetzen.
In allen Fällen weisen die Strömungsverteilerköpfe
29a bis 29d zwei einander entgegengesetzt liegende
parallele Seitenflächen 57 und 58 auf, zwischen
denen sich rechtwinklig zur Aufnahmeöffnung 56
angeordnete Strömungskanäle 59 und 60 erstrecken. An
dem der Aufnahmeöffnung 56 abgewandten Ende weisen
die Strömungsverteilerköpfe 29a bis 29d ein Auge 67
in Form einer von der Seitenfläche 57 zur
Seitenfläche 58 durchgehenden Bohrung auf. Mit
diesem Auge 67 sind Strömungsverteilerköpfe 29a bis
29d auf Trag- bzw. Spannstangen, die nicht
dargestellt sind, aufreihbar. An der einen
Seitenfläche 58 sind die durchgehenden
Strömungskanäle 59 und 60 mit einem
Aseptik-Dichtungsring 68 umgeben, der sich gegen die
glatte Seitenfläche 57 eines benachbarten
aufgereihten Strömungsverteilerkopfes 29a bis 29d
legt.
Die Aufnahmeöffnung 56 ist bei der Ausführungsform
29a und 29b mittels einer Innenmanschette 61 in zwei
den stirnseitigen Zugängen des Filtergehäuses
entsprechende Kammern, nämlich eine zentrale Kammer
62 und eine Ringkammer 63 unterteilt. Die die
zentrale Kammer 62 und die Ringkammer 63 voneinander
trennende Innenmanschette 61 ist dabei so
ausgebildet, daß sie eine korrespondierende
Innenmanschette des Filtergehäuses aufnimmt, wobei
auf die innere Manschette des Filtergehäuses
gesetzte, nicht gezeigte Dichtelemente mit der
Innenfläche der Innenmanschette 61 zusammenwirken.
Wie man anhand der Fig. 7 bis 12 erkennen kann,
zeigen die Strömungsverteilerköpfe 29c und d gemäß
einer weiteren Ausführungsform der Erfindung in
ihrer Aufnahmeöffnung 56 nur eine einzige Kammer 85,
d. h. die Innenmanschette 61 ist nicht mehr
vorhanden. Stattdessen verfügt die Kammer 85 über
eine Ringstufe 86 mit einer Stirnfläche 87 und einer
innenliegenden Mantelfläche 88 zur Aufnahme des
nicht dargestellten vergossenen oder verschweißten
Bündelendes des Bündels von Rohr-, Kapillar- oder
Hohlfasermembranen. Im Gegensatz zu der in den
Fig. 29a und 29b dargestellten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Strömungsverteilerkopfes weist
nunmehr die innenliegende Mantelfläche 88 eine
Aufnahme 89 für ein Dichtelement, beispielsweise
eine O-Ringdichtung auf, welche in Verbindung mit
dem vergossenen oder verschweißten Bündelende des
Bündels von Rohr-, Kapillar- oder Hohlfasermembranen
die Abdichtung des stirnseitigen Zuganges zu diesen
Membranen bewirkt.
Allen vier erfindungsgemäßen Varianten 29a bis 29d
ist wiederum gemeinsam, daß die die Ringkammer 63
bzw. die Kammer 85 umgebende manschettenartige
Umfangswand 64 am Einlaß in die Aufnahmeöffnung 56
für die Aufnahme eines Dichtelementes vorbereitet
ist, wobei beispielsweise eine Ringnut oder auch
eine Vertiefung ausgebildet sein kann. Eine in diese
Nut bzw. Vertiefung 52 eingelegte Ringdichtung
greift beim angesetzten Filtermodul auf die äußere
Umfangsfläche einer am Filtergehäuse vorhandenen
äußeren Manschette und dichtet somit die Verbindung
von Filtergehäuse und Strömungsverteilerkopf ab.
Da die Strömungsverteilerköpfe 29a bis 29d im
Beispiel der Fig. 1 bis 12 aus Kunststoff,
bevorzugt aus Polyolefin hergestellt sind, sind bei
allen vier Varianten der Öffnungsrand der
Umfangswand 64 und bei den Ausführungsformen gemäß
den Fig. 1 bis 6 die Innenmanschette 61 jeweils
mit eingeformten Metallringen, insbesondere
Edelstahlringen 65, 66 verstärkt.
Bei der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten
Variante für die Innenanströmung der ersten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Strömungsverteilerkopfes ist der Strömungskanal 59
großen Querschnitts, der zur Führung des im Umlauf
befindlichen, zu behandelnden Fluids gedacht ist,
über einen Zwischenkanal 69 mit der zentralen Kammer
62 in Verbindung, während der für das Abführen des
Filtrates gedachte Strömungskanal 60 kleineren
Querschnitts mit der Ringkammer 63 über drei
Zwischenkanäle 98 in Verbindung steht. In der Fig.
3 kann man am besten erkennen, daß diese drei
Verbindungskanäle jeweils auf einem Kreisbogen
liegen, der zu einem äußeren Zugang des in die
Aufnahmeöffnung eingesetzten Membranfiltermoduls
korrepondiert.
Im Unterschied hierzu ist bei der Variante für die
Außenanströmung der ersten Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Strömungsverteilerkopfes 29b, wie
sie beispielsweise in den Fig. 4 bis 6
dargestellt wird, die zentrale Kammer 62 über einen
Zwischenkanal 70 an den Strömungskanal 60 kleineren
Querschnitts angeschlossen, während die Ringkammer
63 über einen Anschnitt 71 mit dem Strömungskanal 59
größeren Querschnitts in Verbindung steht.
Ein Vergleich der beiden Varianten für die Innen-
und Außenanströmung (29a und 29b) zeigt, daß sowohl
die Lochkreisdurchmesser des ersten und zweiten
Filtratkanals 59, 60 als auch deren Position und
Anordnung relativ zur Aufnahmeöffnung für die beiden
Varianten 29a und 29b identisch sind.
Bei der Variante für die Innenanströmung einer
weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Strömungsverteilerkopfes 29c (Fig. 7 bis 9) steht
der Strömungskanal 59 größeren Querschnitts wie bei
der in Fig. 1 gezeigten Variante für die
Innenanströmung über einen Zwischenkanal 69 jetzt
allerdings lediglich mit der Kammer 85 in
Verbindung. Der Strömungskanal kleineren
Querschnitts 60 steht wie im vorliegenden Beispiel
am besten in Fig. 9 zu erkennen ist, über drei
Verbindungskanäle 92 mit der Kammer 85 in
Verbindung, wobei die Verbindungskanäle 92 jedoch an
der Stirnfläche 87 der Ringstufe 86 der Kammer 85
enden.
Bei der Variante für die Außenanströmung der zweiten
Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Strömungsverteilerköpfe 29d gemäß den Fig. 10 bis
12 ist wie bei der Variante für die Außenanströmung
gemäß Fig. 4 der Strömungskanal kleineren
Querschnitts 60 über einen Zwischenkanal 70 mit der
Kammer 85 (anstelle der zentralen Kammer 62) in
Verbindung. Der Strömungskanal größeren Querschnitts
59 ist jedoch nicht wie in der Variante für die
Außenanströmung gemäß der ersten Ausführungsform
über einen Anschnitt mit einer Ringkammer in
Verbindung, sondern vielmehr über eine Mehrzahl von
Zwischenkanälen 99, die auf die Stirnfläche 87 der
Ringstufe 86 der Kammer führen. Die größere Zahl von
Zwischenkanälen 99 ist durch den relativ großen
Querschnitt des Strömungskanals 59 verursacht und
dient vorteilhaft zur Aufrechterhaltung einer
störungsfreien Strömung. Wie am besten wiederum in
Fig. 12 zu erkennen ist, liegen auch die
Verbindungskanäle 99 bevorzugt auf einem Kreisbogen,
der zur Stirnfläche 87 der Ringstufe 86
korrespondiert.
Ein Vergleich der beiden Varianten der zweiten
Ausführungsform 29c und d mit der ersten
Ausführungsform der Strömungsverteilerköpfe 29a und
b zeigt sofort, daß nicht nur zwischen den Varianten
für die Innen- und Außenanströmung sondern auch
zwischen der ersten und zweiten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Strömungsverteilerköpfe eine
absolute Übereinstimmung in Bezug auf die
Durchmesser und die Anordnung der ersten und zweiten
Fluidkanäle gewährleistet ist. Dies ermöglicht
insbesondere vorteilhaft den Verzicht auf eine
Anpassung der in einem Membranfiltergerät für den
Einsatz der Membranfiltermodule fest angebrachten
Strömungsverteilerplatten an die wahlweise zu
benutzenden Strömungsverteilerköpfe für die Innen-
oder Außenanströmung. Insbesondere kann auf
austauschbare Einsatzteile zur Anpassung an die
jeweils benutzte Art von Strömungsverteilerköpfen
verzichtet werden. Somit wird der Wechsel von der
einen zur anderen Betriebsart nur durch den
Austausch der Strömungsverteilerköpfe erreicht.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der
erfindungsgemäßen Strömungsverteilerköpfe ergeben
sich aus den nachfolgenden Patentansprüchen.
Bezugszeichenliste
29a, b, c, d Strömungsverteilerkopf
52 Ringnut bzw. Aufnahmelager für Ringdichtung
56 Aufnahmeöffnung
57 Seitenfläche
58 Seitenfläche
59 Strömungskanal großen Querschnitts
60 Strömungskanal kleineren Querschnitts
61 Innenmanschette
62 zentrale Kammer
63 Ringkammer
64 Umfangswand
65 Edelstahlring
66 Edelstahlring
67 Auge
68 Ringnut bzw. Aufnahme für Aseptikdichtungsring
69 Zwischenkanal
70 Zwischenkanal
71 Anschnitt
85 Kammer
86 Ringstufe
87 Stirnfläche
88 Mantelfläche
89 Ringnut bzw. Aufnahmeraum für Ringdichtung
92 Zwischenkanäle
98 Zwischenkanäle
99 Zwischenkanäle
52 Ringnut bzw. Aufnahmelager für Ringdichtung
56 Aufnahmeöffnung
57 Seitenfläche
58 Seitenfläche
59 Strömungskanal großen Querschnitts
60 Strömungskanal kleineren Querschnitts
61 Innenmanschette
62 zentrale Kammer
63 Ringkammer
64 Umfangswand
65 Edelstahlring
66 Edelstahlring
67 Auge
68 Ringnut bzw. Aufnahme für Aseptikdichtungsring
69 Zwischenkanal
70 Zwischenkanal
71 Anschnitt
85 Kammer
86 Ringstufe
87 Stirnfläche
88 Mantelfläche
89 Ringnut bzw. Aufnahmeraum für Ringdichtung
92 Zwischenkanäle
98 Zwischenkanäle
99 Zwischenkanäle
Claims (18)
1. Strömungsverteilerkopf zum Ansetzen an ein
Membranfiltermodul zur Mikro- und Ultrafiltraton
von Fluiden mit einem Filtergehäuse, das Rohr-,
Kapillar- oder Hohlfasermembranen in Form eines
Bündels aufweist, wobei
- a) an einer Stirnseite des Filtergehäuses zwei leckdicht voneinander getrennte Zugänge gebildet sind, von denen ein erster Zugang auf die Bündelstirnfläche führt, während der zweite stirnseitige Zugang mit der Außenseite der Kapillar- oder Hohlfasermembranen in Verbindung steht, und
- b) der Strömungsverteilerkopf eine an seiner einen Stirnseite angeordnete Aufnahmeöffnung zum Einführen eines Endes des Filtergehäuses und zwei einander gegenüberliegende parallele Seitenflächen aufweist, zwischen denen sich rechtwinklig zur Aufnahmeöffnung ein erster und ein zweiter Fluidkanal erstrecken, die voneinander getrennt sind und über Zwischenkanäle im angesetzten Zustand mit jeweils nur einem der stirnseitigen Zugänge des Filtergehäuses in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß unter Beibehaltung der Anordnung und der Durchmesser der Fluidkanäle (59, 60) der Strömungsverteilerkopf (29a-d) hinsichtlich der Anordnung der Zwischenkanäle (69, 70, 71, 92, 98, 99) für Innen- und Außenanströmung in unterschiedlichen Ausbildungen vorgesehen ist, wobei der erste Fluidkanal (59) mit der Bündelstirnfläche und der zweite Fluidkanal (60) mit der Außenseite der Rohr-, Kapillar- oder Hohlfasermembranen oder der erste Fluidkanal (59) mit der Außenseite der Kapillar- oder Hohlfasermembranen und der zweite Fluidkanal (60) mit der Bündelstirnfläche in Verbindung steht.
2. Strömungsverteilerkopf nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der erste Fluidkanal (59)
der Unfiltratströmungskanal und der zweite
Fluidkanal (60) der Filtratströmungskanal ist
und daß der Unfiltratströmungskanal (59) einen
größeren Durchmesser als der
Filtratströmungskanal (60) aufweist.
3. Strömungsverteilerkopf nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeöffnung
(56) zwei den stirnseitigen Zugängen des
anzusetzenden Filtergehäuses entsprechende
Kammern (62, 63) aufweist und jede dieser
Kammern (62, 63) über mindestens einen
Zwischenkanal (98, 69, 70, 71) an jeweils einen
Fluidkanal (59, 60) angeschlossen ist.
4. Strömungsverteilerkopf nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Aufnahmeöffnung (56)
eine Innenmanschette (61) aufweist, die die
beiden Kammern (62, 63) trennt.
5. Strömungsverteilerkopf nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Unfiltratströmungskanal (59) zur Innenanströmung
mit der Zentralkammer (62) der Aufnahmeöffnung
(56) über einen Zwischenkanal (69) und der
Filtratströmungskanal (60) mit der Ringkammer
(63) der Aufnahmeöffnung (56) über mindestens
einen Zwischenkanal (98) in Verbindung steht.
6. Strömungsverteilerkopf nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Unfiltratströmungskanal (59) zur Außenanströmung
mit der Ringkammer (63) über einen Anschnitt
(71) und der Filtratströmungskanal (60) mit der
Zentralkammer (62) über einen Zwischenkanal (70)
in Verbindung steht.
7. Strömungsverteilerkopf nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeöffnung
(56) nur eine mit den Fluidkanälen (59, 60) in
Verbindung stehende Kammer (85) mit einer
Ringstufe (86) aufweist.
8. Strömungsverteilerkopf nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kammer (85) eine
Ringstufe (86) mit einer innenliegenden
Mantelfläche (88) aufweist, die eine Aufnahme
(89) für mindestens ein ringförmiges
Dichtelement aufweist.
9. Strömungsverteilerkopf nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Unfiltratströmungskanal (59) zur Innenanströmung
mit der Kammer (85) der Aufnahmeöffnung (56)
über einen Zwischenkanal (69) und der
Filtratströmungskanal (60) mit der Kammer (85)
der Aufnahmeöffnung (56) über mindestens einen
zur Stirnfläche (87) der Ringstufe (86)
führenden Zwischenkanal (92) in Verbindung steht.
10. Strömungsverteilerkopf nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Unfiltratströmungskanal (59) zur Außenanströmung
mit der Kammer (85) der Aufnahmeöffnung über
mindestens einen zu der Stirnfläche (87) der
Ringstufe (86) führenden Zwischenkanal (99) und
der Filtratströmungskanal (60) mit der Kammer
(85) über mindestens einen Zwischenkanal (70) in
Verbindung steht.
11. Strömungsverteilerkopf nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der erste Fluidkanal (59)
der Kammer (62, 85) benachbart angeordnet ist.
12. Strömungsverteilerkopf nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der zweite Fluidkanal (60)
in axialer Richtung weiter entfernt von der
Kammer (62, 85) angeordnet ist als der erste
Fluidkanal (59).
13. Strömungsverteilerkopf nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Strömungsverteilerkopf
(29a bis 29d) ein zu den Fluidkanälen (59, 60)
parallel verlaufendes Auge (67) zum Aufreihen
mehrerer Strömungsverteilerköpfe (29a bis 29d)
nebeneinander auf einer Trag- oder Spannstange
aufweist.
14. Strömungsverteilerkopf nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die innenliegende
Mantelfläche einer die Kammer begrenzenden
Umfangswand (64) mindestens eine Aufnahme (52)
für ringförmige Dichtelementes aufweist.
15. Strömungsverteilerkopf nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß er aus Edelstahl besteht.
16. Strömungsverteilerkopf nach einem der Ansprüche
1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß er aus
gegenüber dem zu filtrierenden Fluid inertem
Kunststoff, beispielsweise Polyolefin besteht.
17. Strömungsverteilerkopf nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß er an seinen einander
entgegengesetzten, parallelen Seitenflächen den
Austritt der Strömungskanäle (59, 60) umgebende
Aseptikdichtungen (68) aufweist, und zwar für
jeden Strömungskanal an der einen Seitenfläche
(58) eine Aseptikdichtung (68) und an der
anderen Seitenfläche (57) eine ebene glatte
Widerlagerfläche.
18. Strömungsverteilerkopf nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die manschettenartige
Umfangswand (64) der Aufnahmeöffnung (56)
und/oder die Innenmanschette (61) mit einem
ringförmigen Verstärkungselement (65, 66) aus
Metall, vorzugsweise Edelstahl versehen ist, das
vorzugsweise in das Produkt nicht-berührender
Weise eingelagert ist.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4136551A DE4136551A1 (de) | 1990-11-20 | 1991-11-06 | Stroemungsverteilerkopf zum ansetzen an ein membranfiltermodul zur filtration von fluiden |
NL9101903A NL192823C (nl) | 1990-11-20 | 1991-11-15 | Inrichting voor de micro- en ultrafiltratie van een vloeistof. |
US07/795,883 US5149430A (en) | 1990-11-20 | 1991-11-20 | Fluid distributing head for a membrane filter module for filtration of fluids |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4042403 | 1990-11-20 | ||
DE4136551A DE4136551A1 (de) | 1990-11-20 | 1991-11-06 | Stroemungsverteilerkopf zum ansetzen an ein membranfiltermodul zur filtration von fluiden |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4136551A1 true DE4136551A1 (de) | 1992-05-21 |
DE4136551C2 DE4136551C2 (de) | 1992-11-26 |
Family
ID=25899915
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4136551A Granted DE4136551A1 (de) | 1990-11-20 | 1991-11-06 | Stroemungsverteilerkopf zum ansetzen an ein membranfiltermodul zur filtration von fluiden |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4136551A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102005032286A1 (de) * | 2005-07-11 | 2007-01-18 | Inge Ag | Filtrationsanlage mit mehreren vertikal in Reihe angeordneten Filtrationsmodulen |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE8906243U1 (de) * | 1989-05-20 | 1989-07-27 | Seitz-Filter-Werke GmbH und Co, 55543 Bad Kreuznach | Membranfiltervorrichtung zur Mikro- und Ultrafiltration von Fluiden im Crossflow-Verfahren |
DE3916511A1 (de) * | 1989-05-20 | 1990-12-13 | Seitz Filter Werke | Membranfiltervorrichtung zur mikro- und ultrafiltration von fluiden im crossflow-verfahren |
-
1991
- 1991-11-06 DE DE4136551A patent/DE4136551A1/de active Granted
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE8906243U1 (de) * | 1989-05-20 | 1989-07-27 | Seitz-Filter-Werke GmbH und Co, 55543 Bad Kreuznach | Membranfiltervorrichtung zur Mikro- und Ultrafiltration von Fluiden im Crossflow-Verfahren |
DE3916511A1 (de) * | 1989-05-20 | 1990-12-13 | Seitz Filter Werke | Membranfiltervorrichtung zur mikro- und ultrafiltration von fluiden im crossflow-verfahren |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102005032286A1 (de) * | 2005-07-11 | 2007-01-18 | Inge Ag | Filtrationsanlage mit mehreren vertikal in Reihe angeordneten Filtrationsmodulen |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4136551C2 (de) | 1992-11-26 |
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D2 | Grant after examination | ||
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