EP2658630A1 - Filter - Google Patents

Filter

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Publication number
EP2658630A1
EP2658630A1 EP11815849.2A EP11815849A EP2658630A1 EP 2658630 A1 EP2658630 A1 EP 2658630A1 EP 11815849 A EP11815849 A EP 11815849A EP 2658630 A1 EP2658630 A1 EP 2658630A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
folds
filter
radius
fold height
core
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11815849.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Paschalis Nikoloudis
Ralf Lausch
Thomas Loewe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sartorius Stedim Biotech GmbH
Original Assignee
Sartorius Stedim Biotech GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sartorius Stedim Biotech GmbH filed Critical Sartorius Stedim Biotech GmbH
Publication of EP2658630A1 publication Critical patent/EP2658630A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
    • B01D29/11—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with bag, cage, hose, tube, sleeve or like filtering elements
    • B01D29/13—Supported filter elements
    • B01D29/15—Supported filter elements arranged for inward flow filtration
    • B01D29/21—Supported filter elements arranged for inward flow filtration with corrugated, folded or wound sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2201/00—Details relating to filtering apparatus
    • B01D2201/12—Pleated filters
    • B01D2201/122—Pleated filters with pleats of different length
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D27/00—Cartridge filters of the throw-away type
    • B01D27/04—Cartridge filters of the throw-away type with cartridges made of a piece of unitary material, e.g. filter paper
    • B01D27/06—Cartridge filters of the throw-away type with cartridges made of a piece of unitary material, e.g. filter paper with corrugated, folded or wound material

Definitions

  • the invention relates to a filter for filtering media with a pleated, cylindrical filter element, which is arranged between a perforated cylindrical backflow preventer and a perforated cylindrical core, wherein the filter element is arranged in pleated folds, wherein a plurality of folds has a first pleat height is greater than the difference between the radius of the backwater and the radius of the core and which are directed away from the outer surface of the core away from a radial inclined by an inclination angle.
  • the basic aim is to increase the filtration performance as a function of flow and service life.
  • a filter which has a pleated, cylindrical filter element which is disposed between a backflow preventer and a core is.
  • the filter element is formed in multiple layers and arranged in pleated folds having a pleat height which is greater than the difference between the radius of the outer cylinder and the radius of the core.
  • the folds are directed away from the outer surface of the core in the tangential direction arcuate and each have a tilt angle relative to a radial.
  • the fold height can be increased significantly, these overlong folds being inclined towards the outer cylinder more and more tangentially, so that even space not previously filled with filter material can be filled out to the outer cylinder.
  • Each should be followed by a short at least two long wrinkles, each having the short and the long wrinkles over the entire circumference, each having an equal radial depth.
  • Object of the present invention is to improve the known filter so that their performance and in particular their service life, are increased at the same time good mechanical stability of the filter element.
  • This object is achieved in conjunction with the preamble of claim 1, characterized in that a plurality of wrinkles at least a second shorter fold height is provided and that the folds of the second shorter fold height of the backflow preventer radially adjacent and alternately the folds of the first fold height are arranged adjacent.
  • the shorter wrinkles fill the larger circumference radially outward.
  • the available circumference decreases, so the longer wrinkles remain inside or end at the core, while the shorter wrinkles end up between the core and the backflow protection seen from the outside.
  • the inward remaining long wrinkles which are inclined relative to a radial by an inclination angle, have a high mechanical strength, which continues in the region of the outer periphery for backflow protection through the interposed folds a second shorter pleat height, surprisingly, the performance increases in Strong reference to the service life. Because of its high mechanical stability and its increased service life with good flow performance of the filter according to the invention is also well suited for industrial applications with pressure fluctuations or pressure surges as well as thermal stresses in superheated steam sterilization.
  • the number of pleats having a shorter pleat height is half the number of pleats having the first higher pleat height. This means a 2: 1 fold ratio of the pleats having the first longer pleat height to the pleats having the second shorter pleat height.
  • the number of folds with a shorter fold height corresponds to the number of folds with the first fold height.
  • the ratio of the wrinkles with the first longer pleat height and the pleats with the second shorter pleat height is 1: 1.
  • the folds of the shorter, second pleat height end at their backstop averted end approximately on a virtual radius that is greater than or equal to the radius of the core increased by one quarter of the difference between the radius of the backpressure protection and the radius of the core.
  • a virtual radius which is about the same as the radius of the core, has proven to be favorable increased by half the difference between the radius of the backwater protection and the radius of the core.
  • the folds of the first fold height each have an inclination angle of greater than 15 °, at least in their region not adjacent to folding of a second fold height, that is to say in a region lying within the virtual radius.
  • the folds of the first fold height each have an angle of inclination greater than 25 °. More preferably, the folds of the first fold height each have an angle of inclination of greater than 40 °.
  • an angle of inclination of 60 °, in particular for the service life, has proved to be favorable given a fold ratio of 1: 1.
  • the filter element consists of successively arranged, one or more layers of drainage or spacer material, one or more layers of filter material with a selective separation ability when flowing through and finally again one or more layers of drainage or spacer material.
  • the filter material may consist of a polymeric porous membrane of polyethersulfone (PESU) or polyamide or polyvinylidene fluoride or a cellulose derivative, such as cellulose mixed ester, cellulose acetate, cellulose nitrate or Cellulose or polypropylene or polyethylene or polytetrafluoroethylene and / or expanded
  • PESU polyethersulfone
  • a cellulose derivative such as cellulose mixed ester, cellulose acetate, cellulose nitrate or Cellulose or polypropylene or polyethylene or polytetrafluoroethylene and / or expanded
  • the filter material can also be formed from mineral or polymeric fiber filter media or bonded and / or unbonded nonwovens, such as spunbonded or melt blown spunbonded or stapled nonwoven or carded nonwovens, or cellulose or polyester or polyolefins, such as PE or PP, or glass fibers or microglass fibers. Finally, it is possible that the filter material is formed of a woven or extruded net of a polymer as above.
  • the filter material consists of a functionalized porous filter medium, such as a modified polymer membrane of polyamide or
  • Polyethersulfone or cellulose acetate is formed.
  • FIG. 1 shows a plan view in an enlarged view and in elevation of a first embodiment of a filter
  • FIG. 2 is a plan view in enlarged representation and in section of a second embodiment of a filter
  • 3 is a plan view in enlarged representation and in elevation of a third amongsforirt a filter
  • FIG. 4 shows a plan view in an enlarged view and in section of a comparison filter according to the prior art
  • FIG. 5 shows a plan view in an enlarged view of the embodiment of the filter of FIG. 1 with partially shown filter element, FIG.
  • Figure 6 is a plan view in an enlarged view of the embodiment of the filter of Figure 2 with partially shown filter element and
  • Figure 7 is a plan view in an enlarged view of the embodiment of the filter of Figure 3 with partially shown filter element.
  • a filter 1 essentially consists of a filter element 2, a backflow safety device 3 and a core 4.
  • the filter element 2 is formed in multiple layers and arranged in pleated first pleats 5 of a first pleat height 6 and second pleats 7 of a second pleat height 8.
  • the first pleat height 6 of the first pleats 5 is greater than the difference between the radius (inner radius) 9 of the backflow preventer 3 (for example an outer cylinder) and the radius (outer radius) 10 of the core 4 (for example an inner cylinder).
  • the first pleats 5 of the first pleat height 6 are directed away from the outer surface 11 of the core 4 in their area not adjacent to the second pleats 7 of the second pleat height 8, in each case opposite to a radial 12 an inclination angle 13.
  • the second pleats 7 with the shorter second pleat height 8 terminate at their end 14 remote from the backflow safety device approximately on a virtual radius 15 which is greater than or equal to the radius 10 of the core 4 increased by half the difference between the radius 9 of the backflow safety device 3 and the radius 10 of the core 4.
  • the virtual radius 15 corresponds to at least half the sum of the two radii 9, 10.
  • the measurement of the service life is carried out with a liquid aqueous solution which is capable of blocking microfiltration filter elements with a controllable volume in the laboratory.
  • the model solution consists of a dilute, aqueous solution of KSE Coffee Surrogate Extract, Art. R. 061114, Günzburger food factory Gebr. Strehle GmbH, Auweg 1, 89312 Günzburg, and Ovomaltine NF 500g, Art. R. 2300028, Import House Wilms, Heinrich-Hertz-Strasse 2, 65232 Taunusstein.
  • the measurement is carried out by feeding the solution into a filter housing 1/1, STD, T-type, liquids, order no. 7S11LEN00147, from Sartorius Stedim Biotech, as well as a differential pressure measuring device for the differential pressure between inlet and outlet of the filter housing.
  • the filtered mass solution is determined.
  • the measurement is terminated when the filtered mass flow has reached 5% of the maximum mass flow detected during the measurement.
  • the filtered until this time mass solution is the measurement result life.
  • the temperature of the solution is 20 ° C, the differential pressure between the inlet and filtrat workedem output of the filter housing is kept constant.
  • the measuring stand consists of a filter housing 1/1 STD T-Type Liquids Best. R. 7S11LEN00147, Sartorius Stedim Biotech. Furthermore, a Diff renztigmess réelle for the pressure difference between the input and output of
  • Filter housing and a flow meter for measuring the water flow rate installed on the filter housing.
  • the water temperature is 20 ° C.
  • the flow is measured at a differential pressure set to 0.5 bar.
  • Pre-filter material PESU Pre-filter material PESU, SSB type 15445, Ch.
  • Filter elements according to FIG. 2 were produced according to Ex. C, Ch. 10002883 (1). The examinations and tests of the filter elements gave the following result:
  • Pre-filter material PESU, SSB type 15445, Ch.
  • Filter elements according to FIG. 3 were produced according to Ex. C, Ch. 10002883 (1). The examinations and tests of the filter elements gave the following result:
  • Pre-filter material PESU, SSB type 15445, Ch.
  • Pre-filter material PESU, SSB type 15445,
  • Pre-filter material PESU, SSB type 15445,

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

Filter zum Filtrieren von Medien mit einem plissierten, zylindrischen Filterelement, das zwischen einer durchbrochenen zylindrischen Rückstausicherung, und einem durchbrochenen zylindrischen Kern, angeordnet ist, wobei das Filterelement in plissierten Falten angeordnet ist, wobei eine Mehrzahl von Falten eine erste Faltenhöhe aufweist, die größer ist als die Differenz zwischen dem Radius der Rückstausicherung und dem Radius des Kerns und die von der Außenfläche des Kerns weg gerichtet jeweils gegenüber einer Radialen um einen Neigungswinkel geneigt sind, wobei eine Mehrzahl von Falten mindesten einer zweiten kürzeren Faltenhöhe vorgesehen ist und wobei die Falten der zweiten kürzeren Faltenhöhe der Rückstausicherung radial außen benachbart im Wechsel den Falten der ersten Faltenhöhe benachbart angeordnet sind.

Description

Filter
Die Erfindung betrifft einen Filter zum Filtrieren von Medien mit einem plissierten, zylindrischen Filterelement, das zwischen einer durchbrochenen zylindrischen Rückstausicherung und einem durchbrochenen zylindrischen Kern angeordnet ist, wobei das Filterelement in plissierten Falten angeordnet ist, wobei eine Mehrzahl von Falten eine erste Faltenhöhe aufweist, die größer ist als die Differenz zwischen dem Radius der Rückstausicherung und dem Radius des Kerns und die von der Außenfläche des Kerns weg gerichtet jeweils gegenüber einer Radialen um einen Neigungswinkel geneigt sind.
Optimierte Plissier- bzw. Faltengeometrien werden genutzt, um das klassische Problem der sternförmigen
Plissierfaltenanordnung im zylinderförmigen Filterelement zu umgehen. Diese Faltenanordnung setzt radiale Falten gleicher Faltenhöhe ein, welche auf dem engsten Umfang am Kern dicht gepresst sind, jedoch zum Außenumfang an der Rückstausicherung weit auseinander stehen. Auf diese Weise kann ein großer Anteil des vorhandenen Raumes nicht mit Filtermaterial gefüllt werden und die mechanische Stabilität im Außenbereich des Filterelements wird durch die Bewegungsmöglichkeit der Falten in den dazwischen liegenden Freiräumen eingeschränkt. Erreichte Filterflächen mit zwei Membranlagen sind etwa 0,5 bis 0,7 gm je 10 Zoll Element.
Eine Erhöhung der Filterfläche wird vielfach mit Hilfe von dünneren Filter- oder aber besonders dünneren Drainage- bzw. Abstandshaltermaterialien erreicht. Die Anzahl der Falten pro Filterelement und damit der Filterfläche steigt. Nachteilige Folge ist eine reduzierte mechanische Stabilität der Falten aus diesen dünneren Materialien. Zusätzlich ist die Anströmung der Filtermaterialien zwischen den Falten bei einer Verwendung von dünneren Drainage- bzw. Abstandshaltermaterialien mit einem ansteigenden
Strömungswiderstand verbunden. Daher kann die
Durchflussleistung trotz erhöhter Filterfläche sinken. Darüber hinaus besteht die Gefahr, dass die Endbereiche der Zwischenräume zwischen den Falten nicht mehr angeströmt werden können oder sich Lufteinschlüsse bilden. Die Filterfläche in diesen Bereichen ist dann inaktiv.
Grundsätzliches Bestreben ist es, die Filtrationsleistung als Funktion von Durchfluss und Standzeit zu erhöhen.
Aus der DE 693 29 118 T2, der DE 693 34 045 T2 und aus der DE 693 33 430 T2, die zur selben Patentfamilie gehören, ist ein Filter bekannt, der ein plissiertes, zylindrisches Filterelement aufweist, das zwischen einer Rückstausicherung und einem Kern angeordnet ist. Das Filterelement ist dabei mehrlagig ausgebildet und in plissierten Falten angeordnet, die eine Faltenhöhe aufweisen, die größer ist als die Differenz zwischen dem Radius des Außenzylinders und dem Radius des Kerns. Dabei sind die Falten von der Außenfläche des Kerns in tangentialer Richtung bogenförmig weggerichtet und weisen jeweils gegenüber einer Radialen einen Neigungswinkel auf.
Hierbei lässt sich die Faltenhöhe deutlich erhöhen, wobei diese überlangen Falten zum Außenzylinder hin immer weiter tangential geneigt sind, so dass auch bislang nicht mit Filtermaterial gefüllter Raum zum Außenzylinder hin ausgefüllt werden kann.
Nachteilig bei diesem bekannten Filter sind jedoch die langen zu durchströmenden Faltenzwischenräume. Dabei besteht die Gefahr, dass die Endbereiche der Zwischenräume zwischen den Falten nicht mehr angeströmt werden können oder sich Lufteinschlüsse bilden. Die Filterfläche in diesen Bereichen ist dann inaktiv.
Weiterhin ist aus der DE 39 35 503 C2 ein Ringfilterelement aus einem zick-zack-förmig gefalteten Filtermaterial mit radial ausgerichteten, über die radialen Tiefe unterschiedlich langen Falten, von denen die kürzeren radial außen liegen, bekannt. Dabei sollten jeweils auf eine kurze mindestens zwei lange Falten folgen, wobei jeweils die kurzen und die langen Falten über den gesamten Umfang gesehen jeweils eine gleiche radiale Tiefe aufweisen.
Nachteilig bei diesen radial angeordneten langen Falten und den dazwischen liegenden kurzen Falten ist, dass die zur Verfügung stehende Filterfläche relativ klein ist, was zu einer unzureichenden Filtrationsleistung führt. Weiterhin ist bei derartigen Filtern die Stabilität verbesserungsbedürftig.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die bekannten Filter so zu verbessern, dass ihre Leistung und insbesondere ihre Standzeit, bei gleichzeitiger guter mechanischer Stabilität des Filterelementes erhöht werden.
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch gelöst, dass eine Mehrzahl von Falten mindesten einer zweiten kürzeren Faltenhöhe vorgesehen ist und dass die Falten der zweiten kürzeren Faltenhöhe der Rückstausicherung radial benachbart und im Wechsel den Falten der ersten Faltenhöhe benachbart angeordnet sind.
Die kürzeren Falten füllen radial nach außen hin den größeren Umfang auf. Zum Kern nimmt der verfügbare Umfang ab, daher verbleiben die längeren Falten nach innen bzw. enden am Kern, während die kürzeren Falten von außen gesehen zwischen Kern und Rückstausicherung enden. Die nach innen verbleibenden langen Falten, die gegenüber einer radialen um einen Neigungswinkel geneigt sind, weisen eine hohe mechanische Belastbarkeit auf, die sich im Bereich des äußeren Umfanges zur Rückstausicherung hin durch die zwischengefügten Falten einer zweiten kürzeren Faltenhöhe fortsetzt, überraschender Weise steigt die Leistung im Bezug auf die Standzeit stark an. Wegen seiner hohen mechanischen Stabilität und seiner erhöhten Standzeit bei guter Flussleistung ist der erfindungsgemäße Filter auch für industrielle Anwendungen mit Druckschwankungen bzw. Druckschlägen sowie thermischen Belastungen bei Heißdampfsterilisieren gut geeignet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Anzahl von Falten mit kürzerer Faltenhöhe halb so hoch wie die Anzahl der Falten mit der ersten höheren Faltenhöhe. Dies bedeutet ein Faltenverhältnis von 2 : 1 der Falten mit der ersten längeren Faltenhöhe zu den Falten mit der zweiten kürzeren Faltenhöhe.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung entspricht die Anzahl von Falten mit kürzerer Faltenhöhe der Anzahl der Falten mit der ersten Faltenhöhe. Damit ist das Verhältnis der Falten mit der ersten längeren Faltenhöhe und den Falten mit der zweiten kürzeren Faltenhöhe 1 : 1.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enden die Falten der kürzeren, zweiten Faltenhöhe an ihrem der Rückstausicherung abgewandtem Ende etwa auf einem virtuellen Radius, der größer oder gleich ist wie der Radius des Kerns vergrößert um die ein Viertel der Differenz zwischen dem Radius der Rückstausicherung und dem Radius des Kerns. Als günstig hat sich auch ein virtueller Radius erwiesen, der etwa gleich ist wie der Radius des Kerns vergrößert um die halbe Differenz zwischen dem Radius der Rückstausicherung und dem Radius des Kerns.
Die Falten der ersten Faltenhöhe weisen mindestens in ihrem nicht von Falten einer zweiten Faltenhöhe benachbarte Bereich, also in einem innerhalb des virtuellen Radius liegenden Bereich, jeweils einen Neigungswinkel von größer als 15° auf.
Beispielsweise hat sich bei einem Faltenverhältnis von 2 : 1 ein Neigungswinkel von 20° im nahen Bereich des Innenzylinders als günstig erwiesen.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Falten der ersten Faltenhöhe jeweils einen Neigungswinkel von größer als 25° auf. Weiter bevorzugt weisen die Falten der ersten Faltenhöhe jeweils einen Neigungswinkel von größer als 40° auf.
So hat sich beispielsweise bei einem Faltenverhältnis von 1 : 1 ein Neigungswinkle von 50° bezüglich des Wasserdurchflusses als günstig erwiesen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel hat sich bei einem Faltenverhältnis von 1 : 1 ein Neigungswinkel von 60° insbesondere für die Standzeit als günstig erwiesen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht das Filterelement aus nacheinander angeordnet, einer oder mehreren Lagen Drainage- oder Abstandshaltermaterial, einer oder mehreren Lagen Filtermaterial mit einer selektiven Trennfähigkeit beim Durchströmen sowie abschließend erneut einer oder mehrerer Lagen Drainage- bzw. Abstandshaltermaterial.
Das Filtermaterial kann dabei aus einer polymeren porösen Membran aus Polyethersulfon (PESU) oder Polyamid oder Polyvinylidenfluorid oder einem Cellulosederivat , wie Cellulosemischester, Celluloseacetat, Cellulosenitrat oder Cellulose oder Polypropylen oder Polyethylen oder Polytetrafluorethylen und/oder expandiertem
Polytetrafluorethylen oder Polyvinylchlorid ausgebildet sein. Das Filtermaterial kann auch aus mineralischen oder polymeren Faserfiltermedien oder gebundenen und/oder ungebundenen Non- Wovens, wie Spinnvliese oder Melt Blown Spinnvliesen oder Stapelfaservliesen oder kardierten Vliesen oder aus Cellulose oder Polyester oder Polyolefinen, wie PE oder PP, oder Glasfasern oder Mikroglasfasern ausgebildet sein. Schließlich ist es möglich, dass das Filtermaterial aus einem Gewebe oder einem extrudiertem Netz aus einem Polymer wie oben ausgebildet ist.
Weiter ist es möglich, dass das Filtermaterial aus einem funktionalisierten porösen Filtermedium, wie einer modifizierten Polymermembran aus Polyamid oder
Polyethersulfon oder Cellulose Acetat ausgebildet ist.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft veranschaulicht sind.
In den Zeichnungen zeigen:
Figur 1 : eine Draufsicht in vergrößerter Darstellung und im Ausriss auf eine erste Ausführungsform eines Filters,
Figur 2: eine Draufsicht in vergrößerter Darstellung und im Ausriss auf eine zweite Ausführungsform eines Filters, Figur 3: eine Draufsicht in vergrößerter Darstellung und im Ausriss auf eine dritte Ausführungsforirt eines Filters ,
Figur 4: eine Draufsicht in vergrößerter Darstellung und im Ausriss auf einen Vergleichsfilter nach dem Stand der Technik,
Figur 5: eine Draufsicht in vergrößerter Darstellung auf die Ausführungsform des Filters von Figur 1 mit teilweise dargestelltem Filterelement,
Figur 6: eine Draufsicht in vergrößerter Darstellung auf die Ausführungsform des Filters von Figur 2 mit teilweise dargestelltem Filterelement und
Figur 7: eine Draufsicht in vergrößerter Darstellung auf die Ausführungsform des Filters von Figur 3 mit teilweise dargestelltem Filterelement.
Ausführungsbeispiele
Ein Filter 1 besteht im Wesentlichen aus einem Filterelement 2, einer Rückstausicherung 3 und einem Kern 4.
Das Filterelement 2 ist mehrlagig ausgebildet und in plissierten ersten Falten 5 einer ersten Faltenhöhe 6 und zweiten Falten 7 einer zweiten Faltenhöhe 8 angeordnet.
Die erste Faltenhöhe 6 der ersten Falten 5 ist größer als die Differenz zwischen dem Radius (Innenradius) 9 der Rückstausicherung 3 (bspw. ein Außenzylinder) und dem Radius (Außenradius) 10 des Kerns 4 (bspw. ein Innenzylinder) . Die ersten Falten 5 der ersten Faltenhöhe 6 weisen in ihrem nicht von den zweiten Falten 7 der zweiten Faltenhöhe 8 benachbarten Bereich von der Außenfläche 11 des Kerns 4 weggerichtet, jeweils gegenüber einer Radialen 12 einen .Neigungswinkel 13 auf.
Die zweiten Falten 7 mit der kürzeren zweiten Faltenhöhe 8 enden an ihrem der Rückstausicherung 3 abgewandten Ende 14 etwa auf einem virtuellen Radius 15, der größer oder gleich ist wie der Radius 10 des Kerns 4 vergrößert um die halbe Differenz zwischen dem Radius 9 der Rückstausicherung 3 und dem Radius 10 des Kerns 4. Damit entspricht der virtuelle Radius 15 mindestens der halben Summe der beiden Radien 9, 10.
Mit vier verschiedenen Filterelementen 2, entsprechend den Ausführungsformen der Figuren 1 bis 3 und zwei Vergleichsfilterelementen nach dem Stand der Technik entsprechend der Figur 4 wurde jeweils die Filtrationsleistung als Funktion der Standzeit und des Wasserflusses gemessen.
Beschreibung der Messung Standzeit:
Die Messung der Standzeit erfolgt mit einer flüssigen wässrigen Lösung, welche in der Lage ist, Mikrofiltrationsfilterelemente mit einem im Laborbetrieb beherrschbaren Volumen zu verblocken.
Die Modelllösung besteht aus einer verdünnten, wässrigen Lösung aus KSE Kaffee-Surrogat-Extrakt, Art. r. 061114, Günzburger Nahrungsmittelfabrik Gebr. Strehle GmbH, Auweg 1, 89312 Günzburg, und Ovomaltine NF 500g, Art. r. 2300028, Importhaus Wilms, Heinrich-Hertz-Straße 2, 65232 Taunusstein. Die Messung erfolgt durch Zuführung der Lösung in ein Filtergehäuse 1/1, STD, T-Type, Liquids, Best. Nr. 7S11LEN00147, Fa. Sartorius Stedim Biotech, sowie einer Differenzdruckmessvorrichtung für den Differenzdruck zwischen Eingang und Ausgang des Filtergehäuses. Die filtrierte Masse Lösung wird bestimmt. Die Messung wird beendet, wenn der filtrierte Massenstrom 5% des maximal während der Messung erfassten Massenstroms erreicht hat. Die bis zu diesem Zeitpunkt filtrierte Masse Lösung ist das Messergebnis Standzeit. Die Temperatur der Lösung beträgt 20°C, der Differenzdruck zwischen Eingang und filtratseitigem Ausgang des Filtergehäuses wird konstant gehalten.
Definition Wasserfluss eines Filterelementes:
Als Fluss wird derjenige Massenstrom Wasser definiert, welcher ein Filterelement in einem Filtergehäuse bei einem Differenzdruck von 0,5 bar zwischen Eingang und
filtratseitigem Ausgang durchströmt.
Beschreibung der Messung Wasserfluss:
Der Messstand besteht aus einem Filtergehäuse 1/1 STD T-Type Liquids Best. r. 7S11LEN00147 , Fa. Sartorius Stedim Biotech. Weiterhin ist ein Diff renzdruckmessgerät für die Druckdifferenz zwischen Eingang und Ausgang des
Filtergehäuses und ein Durchflussmessgerät zur Messung des Wasservolumenstromes am Filtergehäuse installiert. Die Wassertemperatur beträgt 20°C. Die Messung des Flusses erfolgt bei konstant auf 0,5 bar eingestellten Differenzdruck.
Beispiel A (Figur 1) :
Es wurden zwei Filterelemente entsprechend Figur 1 nach Bsp. C, Ch. 10022583 hergestellt. Die Untersuchungen und Tests der Filterelemente lieferten folgendes Ergebnis: Beispiel Faltenverhält- FaltenFilterNeigungsStandzeit Wasser- Normierte Normierter nisZ-höhen anzahl fläche winkel fluss Standzeit Wasser- fluss m2 kg l/min kg/m2 l/min m2
A 1 :1 / 20:8 74:74 0,99 60 67 31 ,5 67 32
A1 1 :1 / 20:8 74:74 0,99 60 42,6 36,9 43 37
Materialliste der Filterelemente
Innendurchmesser (2xR9)
Rückstausicherung 3: 68mm
Außendurchmesser (2xRio)
Kern 4 : 32mm
Drainagematerial Innenseite
(Filtratseite) : novatexx 2035
Drainagematerial Außenseite
(Anströmseite) : A: novatexx 2035
AI: extrudiertes Netz
Vorfiltermaterial PESU, SSB Typ 15445, Ch .
1050433 Rolle 107
Endfiltermaterial : PESU, SSB Typ 15407,
1050313 Rolle 4
Beispiel B (Figur 2) :
Es wurden Filterelemente entsprechend Figur 2 nach Bsp. C, Ch. 10002883(1) hergestellt. Die Untersuchungen und Tests der Filterelemente lieferten folgendes Ergebnis:
Materialliste der Filterelemente
Innendurchmesser (2xR9) Rückstausicherung 3: 68mm
Außendurchmesser (2xRi0)
Kern 4 : 38min
Drainagematerial Innenseite
( Filtratseite) : novatexx 2035
Drainagematerial Außenseite
(Anströmseite) : novatexx 2035
Vorfiltermaterial : PESU, SSB Typ 15445, Ch .
1050433
Endfiltermaterial: PESU, SSB Typ 15407,
1050313
Beispiel C (Figur 3) :
Es wurden Filterelemente entsprechend Figur 3 nach Bsp. C, Ch. 10002883(1) hergestellt. Die Untersuchungen und Tests der Filterelemente lieferten folgendes Ergebnis:
Materialliste der Filterelemente
Innendurchmesser (2xR9)
Rückstausicherung 3: 68mm
Außendurchmesser (2xRio)
Kern 4: 38mm
Drainagematerial Innenseite
(Filtratseite) : novatexx 2035
Drainagematerial Außenseite
(Anströmseite) : novatexx 2035
Vorfiltermaterial: PESU , SSB Typ 15445, Ch .
1050433 Endfiltermaterial PESU, SSB Typ 15407,
1050313
Beispiel Vi (Vlies) :
Es wurden Filterelemente entsprechend Figur 4 nach dem Stand der Technik nach Bsp. C, Ch . 10027783 hergestellt. Die
Untersuchungen und Tests der Filterelemente lieferten folgendes Ergebnis :
Materialliste der Filterele e
Innendurchmesser (2xRg)
Rückstausicherung 3: 68mm
Außendurchmesser (2xRio)
Kern 4 : 38mm
Drainagematerial Innenseite
( iltratseite) : novatexx 2035
Drainagematerial Außenseite
(Anströmseite) : novatexx 2035
Vorfiltermaterial : PESU, SSB Typ 15445,
1050433
Endfiltermaterial : PESU, SSB Typ 15407,
1050313
Beispiel V2 (Netz) :
Es wurden Filterelemente entsprechend Figur 4 nach dem Stand der Technik nach Bsp. C, Ch. 10027783 hergestellt. Die
Untersuchungen und Tests der Filterelemente lieferten folgendes Ergebnis:
Materialliste der Filterelemente
Innendurchmesser (2xRg)
Rückstausicherung 3: 68mm
Außendurchmesser (2xRio)
Kern 4 : 38mm
Drainagematerial Innenseite
(Filtratseite) : novatexx 2035
Drainagematerial Außenseite
(Anströmseite) : extrudiertes Netz Vorfiltermaterial : PESU, SSB Typ 15445,
1050433
Endfiltermaterial : PESU, SSB Typ 15407,
1050313
Vergleichbar sind:
Beispiel A mit VI,
Beispiel AI mit V2 sowie
die Beispiele B und C mit VI und mit A.
Zusammenfassende Tabelle:
B 1 :1 / 16:8 75:75 0,86 50 49,6 41 ,6 57 48
C 2:1 / 6:8 90:45 0,86 20 54,9 44,7 64 52
Im Vergleich der Beispiele B und C mit VI oder mit A zeigt sich, dass trotz geringerer Filterfläche in den Beispielen (Ursache: Außendurchmesser des Kerns ist größer) auf Grund der erfinderischen Plissierung wie im Beispiel Ά eine deutliche Steigerung der Filtrationsleistung gegenüber dem Stand der Technik erzielt wird.
Bezugs zeichenliste
1 Filter
2 Filterelement
3 Rückstausicherung
4 Kern
5 erste Falte
6 erste Faltenhöhe
7 zweite Falte
8 zweite Faltenhöhe
9 Radius (Rückstausicherung)
10 Radius (Kern)
11 Außenfläche (Kern)
12 Radiale
13 Neigungswinkel
14 Ende
15 virtueller Radius

Claims

Patentansprüche
1. Filter zum Filtrieren von Medien mit einem plissierten, zylindrischen Filterelement (2) , das zwischen einer durchbrochenen, zylindrischen Rückstausicherung (3) und einem durchbrochenen, zylindrischen Kern (4) angeordnet ist, wobei das Filterelement (2) in plissierten Falten (5, 7) angeordnet ist, wobei eine Mehrzahl von Falten (5) eine erste Faltenhöhe (6) aufweist, die größer ist als die Differenz zwischen dem Radius (9) der Rückstausicherung (3) und dem Radius (10) des Kerns (4) und die von der Außenfläche (11) des Kerns (4) weg gerichtet jeweils gegenüber einer Radialen (12) um einen Neigungswinkel (13) geneigt sind, wobei eine Mehrzahl von Falten (7) mindesten einer zweiten kürzeren Faltenhöhe (8) vorgesehen ist und wobei die Falten (7) der zweiten kürzeren Faltenhöhe (8) der Rückstausicherung (3) radial benachbart und im Wechsel den Falten (5) der ersten Faltenhöhe (6) benachbart angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Falten (7) der kürzeren, zweiten Faltenhöhe (8) an ihrem der Rückstausicherung (3) abgewandtem Ende (14) etwa auf einem virtuellen Radius (15) enden, der größer oder gleich ist wie der Radius (10) des Kerns (4)
vergrößert um ein Viertel der Differenz zwischen dem
Radius (9) der Rückstausicherung (3) und dem Radius (10) des Kerns (4), und dass die Falten (5) der ersten
Faltenhöhe (6) mindestens in ihrem nicht von Falten (7) der zweiten Faltenhöhe (8) benachbarten Bereich jeweils einen Neigungswinkel (13) von größer als 15° aufweisen. Filter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Anzahl von Falten (7) mit kürzerer Faltenhöhe (8) halb so hoch oder kleiner ist, wie die Anzahl der Falten (5) mit der ersten Faltenhöhe (6) .
Filter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Anzahl von Falten (7) mit kürzerer Faltenhöhe (8) der Anzahl der Falten (5) mit der ersten Faltenhöhe (6) entspricht.
Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Falten (5) der ersten Faltenhöhe (6) jeweils einen Neigungswinkel (13) von größer als 25° aufweisen.
Filter nach einem der 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Falten (5) der ersten Faltenhöhe (6) jeweils einen Neigungswinkel (13) von größer als 40° aufweisen.
Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Filterelement (2) aus nacheinander angeordnet einer oder mehreren Lagen Drainage- oder
Abstandshaltermaterial, einer oder mehreren Lagen
Filtermaterial mit einer selektiven Trennfähigkeit beim Durchströmen sowie abschließend erneut einer oder mehrerer Lagen Drainage- bzw. Abstandshaltermaterial besteht . Filter nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Filtermaterial aus einer polymeren porösen Membran aus Polyethersulfon oder Polyamid oder
Polyvinylidenfluorid oder einem Cellulosederivat , wie Cellulosemischester, Celluloseacetat und/oder
Cellulosenitrat, oder Cellulose oder Polypropylen oder Polyethylen oder Polytetrafluorethylen und/oder
expandiertem Polytetrafluorethylen oder Polyvinylchlorid ausgebildet ist.
Filter nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Filtermaterial aus mineralischen oder polymeren Faserfiltermedien oder gebundenen und/oder ungebundenen Non-Wovens, wie Spinnvliese oder Melt Blown Spinnvliesen oder Stapelfaservliesen oder kardierten Vliesen oder aus Cellulose oder Polyester oder Polyolefinen, wie PE oder PP, oder Glasfasern oder Mikroglasfasern ausgebildet ist
Filter nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Filtermaterial aus einem Gewebe oder einem extrudierten Netz aus einem Polymer ausgebildet ist.
0. Filter nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Filtermaterial aus einem funktionalisierten porösen Filtermedium, wie einer modifizierten
Polymermembran aus Polyamid oder Polyethersulfon oder Cellulose Acetat ausgebildet ist.
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