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DE69723723T2 - Filter mit gegenstromreinigung - Google Patents

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DE69723723T2
DE69723723T2 DE69723723T DE69723723T DE69723723T2 DE 69723723 T2 DE69723723 T2 DE 69723723T2 DE 69723723 T DE69723723 T DE 69723723T DE 69723723 T DE69723723 T DE 69723723T DE 69723723 T2 DE69723723 T2 DE 69723723T2
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Yuri Obst
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BALEEN FILTERS Pty Ltd
BALEEN FILTERS Pty Ltd NORTH ADELAIDE
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BALEEN FILTERS Pty Ltd
BALEEN FILTERS Pty Ltd NORTH ADELAIDE
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Description

  • Diese Erfindung betrifft die verbesserte Form eines Filters und insbesondere einen Filter mit einem neuen Mittel zum Ablösen von Schmutzstoffen von der stromaufwärtigen Seite oder Filtrierseite des Filters, um damit die Leistungsfähigkeit beim Filtrieren zu erhöhen.
  • HINTERGRUND
  • Die vorliegende Erfindung findet verschiedene und unterschiedliche Anwendungen. Die Erfindung umfasst das Abfiltern von Feststoffen aus Flüssigkeiten sowie das Filtern von in Luft enthaltenen Feststoffen, das Abfiltern von nicht mischbaren Flüssigkeiten aus Prozessflüssigkeiten sowie das Abfiltern von Tröpfchen aus der Luft.
  • Die Filtration von Schmutzstoffen aus Fluiden kommt in vielen Anwendungsgebieten vor, wie der Industrie, dem Ackerbau, der Medizin, der Nahrungsmittelindustrie, der Faserherstellung, der Abwasserbehandlung, der Rückgewinnung von Nebenprodukten und dem Recycling von Fluiden. In einem Wasch- oder-Reinigungsprozess kommen beispielsweise Feststoffe im gebrauchten Fluid vor, und unter der Voraussetzung, dass sich solche Feststoffe entfernen lassen, lässt sich das Fluid sodann im Prozess mehrmals wieder verwenden, bis es schließlich ggf. entsorgt werden muss.
  • Es sind viele herkömmliche Filtertechniken bekannt, von denen viele als „Sackgassen"-Filtration bezeichnet werden. Wenn Fluid durch das Filtermittel hindurch tritt, sammeln sich suspendierte Schmutzstoffe, die größer sind als die Poren oder Löcher des Filtermittels, auf der stromaufwärtigen Seite des Filtermittels an, und während die Prozessflüssigkeit durch das Filtermittel hindurch tritt, nimmt der Flusswiderstand durch das Filtermittel zu, der durch das Filtermittel hindurch tretende Fluidfluss nimmt ab und der Druckunterschied über das Filtermittel wächst. Dies setzt sich so fort, bis eine Situation erreicht ist, wo man die Ansammlung von Schmutzstoffen auf der stromaufwärtigen Seite des Filtermittels entfernen muss, um sicher zu stellen, dass der Filterprozess weitergeht. Dieser „Sackgassenpunkt" in einem herkömmlichen Filtrationssystem ist der Grund, warum eine bestimmte Art von Reinigung erforderlich ist. Typischerweise geschieht bei Reinigungsverfahren folgendes: ein Rückspülen, wo die Richtung des Fluidflusses durch das Filtermittel umgekehrt wird; und ein mechanisches Abkratzen, wo zur Entfernung von Schmutzstoffen ein Schaber über die Oberfläche des Filtermittels gleitet, mit der Gefahr, das Filtermittel zu beschädigen. Diese Reinigungsverfahren unterbrechen den Filterprozess und bringen daher eine unrationelle Arbeitsweise mit sich. Ferner ist es in einigen Anwendungen unpraktisch, das Filtermittel oft genug zu reinigen, um eine Zunahme von Schmutzstoffen auf der Oberfläche des Filtermittels durch Einsatz solcher Reinigungsverfahren zu verhindern, woraus dann eine geringe Filtrationseffizienz resultiert.
  • Während es zahlreiche Arten von selbst reinigenden Filtern gibt, finden sie eine Beschränkung in: der (den) Arten) von Fluid(en), die sie filtern können; der erzielbaren Dauer für eine annehmbare Flussgeschwindigkeit sowie der Betriebsdauer des Filtrationsprozesses bevor eine Stilllegung für die Wartung erforderlich wird.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das (die) oben beschriebene(n) Probleme(e) zu überwinden und ein Filtrationssystem herzustellen, das sich ansammelnde Schmutzstoffe während eines Filtrationsprozesses leichter und kontinuierlich vom Filtermittel wegräumt.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Im weitesten Sinne ist die Erfindung ein Filtersystem mit:
    einem Filtermittel zum Abfiltern von Schmutzstoffen aus einem Prozessfluid mit einer Filtrierseite, auf welcher sich die Schmutzstoffe ansammeln und einer Filtratseite, von welcher das Filtrat fließt;
    einem Gegenstromerzeuger mit mindestens einem auf der Filtratseite gelegenen Fluidausgang, welcher einen lokal begrenzten Strom des Gegenstromfluids von der Filtratseite zur Filtratseite des Filtermediums lenkt, um dadurch die Schmutzstoffe zu entfernen, welche sich auf der Filtrierseite des Filtermittels angesammelt haben;
    Mitteln zum Bewegen des Gegenstromerzeugers und damit des lokal begrenzten Stroms von Gegenstromfluid relativ zum und über einen wesentlichen Abschnitt des Filtermittels;
    einem Klärstromerzeuger mit mindestens einem auf der Filtrierseite gelegenen Fluidausgang, welcher einen lokal begrenzten Strom von Klärstromfluid mit einer Geschwindigkeit mit parallel zur Oberfläche des Filtermittels verlaufender Komponente auf das Filtermittel lenkt; sowie
    Mitteln zur Bewegung des Klärstromerzeugers und damit des lokal begrenzten Stroms von Klärstromfluid relativ zum und über einen wesentlichen Abschnitt des Filtermittels.
  • Die Entfernung von sich auf der Filtrierseite ansammelnden Schmutzstoffen bietet einige Vorteile. Die auf der Filtrierseite auftretenden Filterkuchen werden aufgebrochen und die Schmutzstoffe in der Prozessflüssigkeit dispergiert, wobei die Konzentration in unmittelbarer Nachbarschaft zum Filtriermittel äußerst herabgesetzt wird, wenn der Fluss wieder zu dem Bereich des Filtriermittels zurückkehrt von dem die Schmutzstoffe entfernt worden waren. Dies hat die Wirkung, dass der Druckunterschied über das Filtriermittel klein gehalten wird. Die mit dieser Art von kontinuierlicher Wartung des Filtriermittels verbundenen Vorteile sind: die Beseitigung von jeglichem Schaden am Filtriermittel; das Erfordernis einer kleineren Filterfläche; eine begrenzte Zunahme des Drucks über das Filtermittel und, ganz wichtig, eine geringere Krafteinwirkung auf das Filtermittel selbst. Geringere Kräfte auf das Filtermittel erlauben zusätzlich eine größere Vielseitigkeit bei der Auswahl von Filtermitteln und geringere Anforderungen an das Stützmaterial für diese Filtermittel. Es lässt sich ein nur an seinen Ecken unterstütztes einheitliches Filtermittel verwenden, wobei der Filter einheitlich in dem Sinne ist, dass er über eine gleichförmige Porosität verfügt und homogen ist.
  • Jedes bekannte Filtermittel lässt sich einsetzen. Das Filtermittel kann fest oder flexibel sein und kann aus einer Anordnung von gewirktem oder nicht gewirktem porösem Material, wie z. B. aus Faserstoff oder Tuch, oder einem grobmaschigen Polymermaterial bestehen. Relativ großporiges Filtermaterial, wie z. B. Drahtgitter oder Siebe lassen sich ebenfalls verwenden.
  • Vorzugsweise lässt sich das gesamte Filtermittel, lediglich unter Abzug der Fläche, durch welche der lokal gerichtete Strom des Gegenstromstrahls fließt, kontinuierlich zum Filtern von Schmutzstoffen nutzen. Dies ergibt ein effizienteres und kompakteres Filtrationssystem.
  • Das Filtrationssystem weist ferner einen auf der Filtrierseite befindlichen Klärstromerzeuger auf, der einen lokal gerichteten Strom von Klärfluid mit einer durch die Fläche verlaufenden Geschwindigkeitskomponente neben der Fläche auf das Filtermittel lenkt, an welcher der lokal gerichtete Strahl von Gegenstromfluid durch das Filtermittel fließt. Der lokal gerichtete Klärstromstrahl bewegt sich, zumindest während der Gegenstromstrahl einen Teil, überquert in Übereinstimmung mit dem lokal gerichteten Gegenstromstrahl
  • Der Betrieb des Gegenstromerzeugers und des Klärstromerzeugers kann entweder periodisch oder kontinuierlich erfolgen.
  • In einer ersten bevorzugten Anordnung weist das Filtersystem ein Filtermittel auf, das im wesentlichen planar und in der Horizontale geneigt ist. In dieser Anordnung fließt das Prozessfluid vom oberen Ende der Oberseite des geneigten Filtermittels abwärts und der Gegenstromerzeuger weist mindestens einen Fluidausgang auf, der so ausgerichtet ist, dass das Gegenstromfluid über die Breite des Filtermittels gegen das Filtermittel gelenkt wird und in einer im wesentlichen parallel zur Filtratseite des Filtermittels verlaufenden Richtung beweglich ist, um kontinuierlich einen wesentlichen Abschnitt des Filtermittels zu überstreichen. Unter dem Filtermittel ist eine Filtratsammelschale vorgesehen. Ein wie oben beschriebener Klärstromerzeuger ist ebenfalls vorgesehen.
  • Die erste bevorzugte Anordnung ist insbesondere zur Primärfiltration geeignet und mit ihr ist eine kontinuierliche Filtration von Prozessfluid mit hohem Anteil an Schmutzstoffen möglich.
  • In einer zweiten bevorzugten Anordnung hat das Filtermittel eine im wesentlichen zylindrische Form und der Gegenstromerzeuger weist einen Verteiler mit einer Anzahl von Fluidauslässen auf, wobei der Verteiler zum Überqueren des Filtermittels um eine Achse innerhalb des im wesentlichen zylindrischen Filtermittels drehbar ist. Ein wie oben beschriebener Klärstromerzeuger ist ebenfalls vorgesehen.
  • In einer anderen, auf diese zweite bevorzugte Anordnung anwendbaren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das Filtermittel in ein Sieb von Elementen aufgeteilt, deren Mittelabschnitte sich bei ausreichender Druckdifferenz über das Filtermittel in Filtratflussrichtung vorwölben, und nachdem sie dem lokal gerichteten Gegenstromstrahl ausgesetzt worden sind, die Ausstülpung in Richtung auf das Gegenstromfluid umkehren, wodurch die Entfernung von Verunreinigungen weg vom Filtermittel unterstützt wird.
  • In einer anderen, auf diese zweite bevorzugte Anordnung anwendbaren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das Filtermittel in ein Sieb von Elementen aufgeteilt, deren Mittelabschnitte sich bei ausreichender Druckdifferenz über das Filtermittel in Filtratflussrichtung vorwölben, und nachdem sie dem lokal gerichteten Gegenstromstrahl ausgesetzt worden sind, die Ausstülpung in Richtung auf das Gegenstromfluid umkehren, wodurch die Entfernung von Verunreinigungen weg vom Filtermittel unterstützt wird.
  • Die oben beschriebene zweite bevorzugte Anordnung arbeitet insbesondere dann gut, wenn das Filtersystem in einem zu filtrierenden Prozessfluidvolumen angeordnet ist. Dies wird dadurch erreicht, dass das Filtermittel in ein das Prozessfluid enthaltendes Gefäß eingetaucht wird. Das Gefäß kann z. B. ein Setztank oder ein Becken sein.
  • In einer dritten bevorzugten Anordnung wird das Filtersystem gemäß der zweiten bevorzugten Anordnung von einem im wesentlichen zylindrischen Gefäß eingeschlossen, welches einen Prozessfluideinlass aufweist, der so ausgerichtet ist, dass das Prozessfluid eine Geschwindigkeit mitbekommt, welche zum im wesentlichen zylindrischen Filtermittel eine tangentiale Komponente hat.
  • Vorzugsweise ist der Einlass für das „Prozessfluid" am oberen Ende des einschließenden zylindrischen Gefäßes angeordnet und vorzugsweise befindet sich am unteren Ende des einschließenden zylindrischen Gefäßes ein Punkt zum Auslassen der Schmutzstoffe. Mit dieser Anordnung unterliegen Schmutzstoffe Zentrifugalkräften, welche dazu beitragen, diese radial vom Filtermittel weg zu bewegen.
  • Wie bereits für jede der drei bevorzugten Anordnungen beschrieben, weist der Gegenstromerzeuger vorzugsweise einen fokussierten Sprühstrahl oder eine Reihe von fokussierten Sprühstrahlen auf, welche einen Gegenstrom mit hoher Geschwindigkeit gegen das Filtermittel lenken.
  • Die erfindungsgemäßen Filtersysteme können mit oder ohne Prozessführungssystemen arbeiten.
  • Der Ausdruck „Prozessfluid" wird in der gesamtem Beschreibung und in den Ansprüchen verwendet, um zu filtrierendes Fluid zu bezeichnen. Es kann Fluid aus jeder Quelle sein und ist nicht auf eine spezielle Quelle oder Gruppe von Quellen eingeschränkt. Der Ausdruck „Schmutzstoffe" wird in der gesamtem Beschreibung und in den Ansprüchen verwendet, um die Komponente des Prozessfluids zu bezeichnen, welche vom Prozessfluid abgefiltert werden soll. In vielen Anwendungen kann der Schmutzstoff ein wertvolles Nebenprodukt darstellen, welches nach der Filtration weiterverwendet werden kann.
  • Zum völligen Verständnis der Erfindung werden nun bevorzugte Ausführungsformen beschrieben.
  • GENAUE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
  • 1 zeigt in perspektivischer Ansicht eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Filtersystems, in welcher das Filtermittel planar ist;
  • 2 zeigt das Filtersystem der 1 im Querschnitt;
  • 3a zeigt einen ersten Ausschnitt des Filtersystems der 1 in einem Detailschnitt;
  • 3b zeigt einen zweiten Ausschnitt des Filtersystems der 1 in einem Detailschnitt;
  • 4 zeigt die perspektivische Ansicht eines Filtersystems gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform, in welcher das Filtermittel zylindrisch ist;
  • 5 zeigt einen Querschnitt des Filtersystems der 4;
  • Die 6a, b und c zeigen eine Variante der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform, in welcher das Filtermittel in ein Gitternetz von Elementen unterteilt ist, deren Mittelabschnitte sich in Richtung des Filtratflusses krümmen; und
  • 7 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Filtersystems gemäß einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
  • In einer in den 1, 2, 3a und 3b gezeigten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Filtersystem 10: ein unter dem Wehr 13 angeordnetes Filtermittel 11, über welches das vom Prozessfluidbehälter 12 kommende Prozessfluid fließt; eine Filtratsammelschale 14; einen Gegenstromerzeuger 20; und eine Schmutzstoffsammelschale 15. Das Prozessfluid tritt in den Prozessfluidbe hälter 12 durch den Prozessfluideinlass 16 ein. Anstelle des Wehrs 13 können auch andere Fluidverteilungsvorrichtungen eingesetzt werden.
  • Der Gegenstromerzeuger 20 umfasst eine Leitung 22 in Form eines Rohres mit einer Anzahl von Fluidauslässen 21, welche einen kontinuierliche Fluss von Gegenstromfluid über die Breite des Filtermittels zur Filtratseite des Filtermittels 11 leitet. Das Filtrat verlässt das Filtermittel über den Filtratfluidausgang 17.
  • Während verschiedene Fluidauslässe 21 verwendet werden können, einschließlich Ventile verschiedener Bauart, erwiesen sich insbesondere fokussierende Sprühstrahler als wirksam. Die 1, 2, 3a und 3b zeigen Fluidauslässe 21 in Form nebeneinander angeordneter Sprühstrahler, so dass sich die damit erhaltenen Gegenstromstrahlen 23 überlappen und einen über die Breite des Filtermittels linear ausgedehnten Gegenstromstrahl bilden.
  • Der Gegenstromerzeuger 20 überstreicht die gesamte Länge des Filtermittels 11 mit gleichmäßiger Geschwindigkeit, die sich nach der Prozessfluid-Geschwindigkeit, der Filterlänge, dem Ausmaß der Verunreinigungen des zu filternden Fluids und der Art des Fluids richtet. Auf diese Weise wird die Entfernung von Verunreinigung vom Filtermittel optimiert, um sicher zu stellen, dass sich auf dem Filtermittel 11 im wesentlichen keine Feststoffe ansammeln. Am besten ist, wenn die nach oben gerichtete gleichmäßige Geschwindigkeit des Gegenstromerzeugers 20 schnell ist im Verhältnis zu der abwärts gerichteten gleichmäßigen Geschwindigkeit des Gegenstromerzeugers 20, und die abwärts gerichtete gleichmäßige Geschwindigkeit wird so eingestellt, dass das Wirbeln und Torkeln der Feststoffe das Filtermittel 11 hinunter in den Schmutzstoffsammelbehälter 15 maximiert ist.
  • Die Leitung 22 ist mit einem (nicht gezeigten) Pumpenmittel verbunden, welches für genügend Druck für die Gegenstrom-Fluidauslässe 21 sorgt, so dass ein Gegenstromstrahl erzeugt wird, der für eine wirksame Entfernung der Verunreinigungen vom Filtermittel 11 ausreicht. Die Gegenstrom-Fluidauslässe 21 sind so angeordnet und ausgerichtet, dass ein kontinuierlicher, örtlich fixierter, über die Breite des Filtermediums 11 durch das Filtermedium hindurch in einer zur Oberfläche des Filtermittels 11 im wesentlichen senkrechten und dem durch das Filtermedium hindurch tretenden Filtratfluss entgegengesetzten (Gegenstrom) Richtung verlaufender Fluidstrom entsteht. Dieser lokal gerichtete Gegenstromstrahl 23 entfernt von der Filtrierseite des Filtermittels 11 kontinuierlich Verunreinigungen. Das Gegenstromfluid kann entweder ein angesetztes Fluid oder Filtrat sein, weist aber in jedem Fall vorzugsweise eine geringe Fließgeschwindigkeit im Vergleich mit der Fließgeschwindigkeit des gesamtem Filtrats auf. Die vom Filtermittel 11 durch den Gegenstromstrahl 23 beseitigten Verunreinigungen werden vom Filtermittel 11 durch eine Kombination von Schwerkraft und Fluidfluss entfernt.
  • Wie in den 2 und 3 gezeigt, kann ein Sprühschild 24 vorgesehen sein (fehlt der Übersichtlichkeit halber in 1). Dieser empfängt den Gegenstromstrahl 23 und lenkt ihn wieder zurück zum Filtermittel 11, um bei der Reinigung des Schmutzstoffs 18 zu helfen.
  • Auf der Filtrierseite des Filtermittels 11 ist ein Klärstromerzeuger 30 angeordnet und richtet einen kontinuierlichen, lokalisierten, über die Breite des Filtermittels 11 reichenden Klärstromstrah133 auf eine Fläche neben der Oberfläche des Filtermittels 11, die neben der Fläche liegt, durch welche der Gegenstromstrahl 23 fließt (Fläche 34 in 3). Dies hilft, die Schmutzstoffe 18 von der Oberfläche und neben der Oberfläche des Filtriermittels 11 zu entfernen. Der Klärstromerzeuger 30 weist eine Anzahl von Klärstromfluidauslässen (31) auf, welche auf der Klärstromleitung 32 angebracht sind. Der Klärstromerzeuger 30 ist vorzugsweise so angeordnet, dass er während zumindest eines Abschnitts der Überquerung des Gegenstromstrahls sich im Gleichklang mit dem Gegenstromerzeuger bewegt.
  • Im Betriebszustand arbeitet der Gegenstromerzeuger vorzugsweise kontinuierlich sowohl in Aufwärts- als auch Abwärtsbewegung über das Filtermittel, während jedoch der Klärstromerzeuger 30 vorzugsweise nur in Abwärts bewegung arbeitet, um bei der Entfernung von Schmutzstoffen auf der Oberfläche des Filtermittels 11 in den Schmutzstoffsammelbehälter 15 zu helfen. In der Industrie, wie z. B. der Nahrungsmittel verarbeitenden Industrie kann der Schmutzstoff wieder rückgewonnen werden, wobei er aus dem Sammelbehälter 15 oder einem anderen Mittel für Wiederverwendung entnommen werden kann.
  • 3b zeigt einen ersten Ausschnitt aus dem Filtersystem der 1, in welcher der Gegenstromstrahl in den Fluss des Prozessfluids eindringt. 3a gibt eine ähnliche Ansicht weiter unten auf dem geneigten Filter mittel wieder, wobei der Gegenstromstrahl sich außerhalb des Prozessfluidflusses befindet.
  • Der Neigungswinkel des Filtermittels lässt sich für optimalen Betrieb verändern. Im allgemeinen erwies sich eine leichte Neigung als für feine Schmutzstoffe geeignet und eine steile Neigung eher für größere Schmutzstoffe. Der optimale Neigungswinkel hängt von der Geschwindigkeit des Prozessfluids, inhärenten Fluideigenschaften sowie der Größe und Dichte der Verunreinigungen ab. Diese erste erfindungsgemäße Ausführungsform erwies sich als besonders gut bei der Filtration von suspendierte Schmutzstoffe enthaltenden Prozessfluiden, da eine unmittelbare Abtrennung der Schmutzstoffe erzielbar ist, wobei sich dann bei einigen Anwendungen die Notwendigkeit für den Einsatz eines Tanks oder eines Beckens erübrigt.
  • Das in den 1, 2 und 3 gezeigte Filtermittel ist ein Sieb aus rostfreiem Stahl: es kann jedoch jedes andere geeignete Filtermittel brauchbar sein, einschließlich gewobener oder nicht gewobener poröser Materialien, wie z. B. Faserstoff oder - folien oder polymeres Material.
  • Es erwies sich, dass mit der Verwendung flexibler Filterstoffe in Kombination mit einem Gegenstromstrahl hoher Geschwindigkeit ein Gratiseffekt bei der Reinigung von Schmutzstoffen erhalten wurde, was darauf beruht, dass durch den lokalen Gegenstromstrahl 23 ein lokaler Bereich des Filtermittels nach außen gestülpt wird.
  • Die 4 und 5 zeigen eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform, in welcher das Filtermittel eine zylindrische Gestalt aufweist. In dieser Ausführungsform sind, wie in 4 stellvertretend für die anderen Abbildungen gezeigt, auf einer Gegenstromleitung 22 Auslässe 21 für das Gegenstromfluid angebracht und so angeordnet, dass sie im wesentlichen koaxial mit der Achse des Filtermittels 11 um eine Achse rotieren. Der Motor 25 dreht die Gegenstromleitung 22 im Filtermittel 11, wodurch der Gegenstromstrahl 23 gezwungen wird, kontinuierlich durch das Filtermittel hindurch zu treten und dadurch kontinuierlich Schmutzstoffe von der Filtrierseite des Filtermittels 11 zu entfernen. Das Filtrat wird aus dem Innern des zylindrischen Filtermittels 11 durch den Filtratflussauslass 17 entnommen. Die Leitung 22 ist an ein (nicht gezeigtes) Pumpenmittel angeschlossen, welches genügend Druck auf die Fluidauslässe 21 ausübt, um für einen genügenden Gegenstromstrahl zu sorgen, der eine ausreichende Entfernung von Schmutzstoffen von der Oberfläche des Filtermittels 11 gewährleistet. Auf diese Weise können sich im wesentlichen keine Schmutzstoffe auf dem Filtermittel 11 ansammeln. Das Filtersystem dieser zweiten Ausführungsform wird vorzugsweise in einem Absetzbehälter 12 angebracht, welcher das Prozessfluid enthält. Ein Klärstromerzeuger wird ebenfalls verwendet.
  • Die 6a, b und c zeigen eine Variante der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform, in welcher das Filtermittel in ein Sieb von Elementen aufgeteilt ist, welches von Streben 26 abgestützt wird, wobei sich die Mittelabschnitte jedes Filtermittelelements in Richtung des Filtratflusses vorwölben können, sobald sich Schmutzstoffe ansammeln. Verursachen angesammelte Schmutzstoffe einen genügend hohen Druckunterschied quer durch das Filtermittel, dann kehren die Fluidauslässe 21 des Gegenstromerzeugers zurück, so dass sie über die Filtratseite des Filtermittels streichen und der konzentrierte Gegenstromstrahl bewirkt, dass sich die Richtung der Krümmung (oder Biegung) des Filtermittels umkehrt, wodurch das Entfernen (oder Sammeln) von Schmutzstoffen weg vom Filterelement 11 unterstützt wird.
  • Diese zweite erfindungsgemäße Ausführungsform ist ideal zum Eintauchen in ein zu filtrierendes Fluidvolumen geeignet, wobei die Konzentration an Schmutzstoffen gering ist. Das erwähnte Fluidvolumen kann beispielsweise ein Absetztank oder -becken sein.
  • 7 zeigt eine dritte erfindungsgemäße Ausführungsform, in welcher das Filtersystem 10 der 4 und 5 in einem zylindrische Gefäß 40 untergebracht ist, welches einen Prozessfluideinlass 16, einen Filtratfluidausgang 17 und einen Schmutzstoffausgang, durch welchen kontinuierlich oder periodisch Schmutzstoffe entsorgt werden, aufweist. Die Längsachse des Filtermittels 11 und des zylindrischen Gefäßes 40 steht im wesentlichen senkrecht, so dass sich unter Einwirkung der Schwerkraft möglichst viele Schmutzstoffe absetzen. Der Prozessfluideinlass 16 ist so ausgerichtet, dass das Prozessfluid in das zylindrische Gefäß 40 tangential eintritt und in einer Kreisbewegung um das Filtermittel 11 herum fließt. In das System eintretende Teilchen oder Tröpfchen, die eine größere Dichte als die des suspendierenden Prozessfluids aufweisen, werden infolge der vom rotierenden Fluid hervorgerufenen Zentrifugalkräfte abgetrennt. Auf diese Weise bewegen sich die dichteren Tröpfchen oder Teilchen radial nach außen. Diese Wirkung erleichtert die Beladung des Filtermittels 111 mit Schmutzstoff und sorgt daher dafür, dass kein getrennter Klärstromerzeuger benötigt wird. Durch Verwendung eines (in 7 nicht gezeigten) separaten Klärstromerzeugers sorgt die kombinierte Wirkung des obigen, durch den tangentialen Einlassstrom verursachten Kreisstroms um das Filtermittel 11 zusammen mit dem Klärstromerzeuger, selbst bei Prozessfluiden mit relativ hoher Schmutzstoffbelastung, für eine höchst wirksame Anordnung zur Verhinderung einer größeren Ansammlung von Schmutzstoffen.
  • Eine Anzahl der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Filtersysteme lassen sich hintereinander geschaltet einsetzen, um einzelne Schmutzstoffe selektiv aus einem Prozessstrom abzutrennen.
  • Für einige Anwendungen sind mehrere Gegenstromerzeuger für ein einzelnes Filtersystem am besten geeignet. Ähnlich sind in einigen Anwendun gen mehrere Klärstromerzeuger für ein einzelnes Filtersystem am besten geeignet.

Claims (23)

  1. Filter, umfassend ein Filtermaterial (11) zum Herausfiltern von Schmutzstoffen aus einem Prozessfluid, das eine Filtrierseite, auf der sich die genannten Schmutzstoffe sammeln und eine Filtratseite hat, aus der Filtrat fließt, einen Gegenstromerzeuger (20), umfassend wenigstens einen auf der genannten Filtratseite befindlichen Fluidauslass (21), der einen lokalisierten Strahl von Gegenstromfluid (23) von der genannten Filtratseite zur genannten Filtierseite des genannten Filtermittels (11) richtet, um dadurch die genannten Schmutzstoffe zu lösen, die sich auf der genannten Filtrierseite des genannten Filtermittels (11) angesammelt haben, Mittel zum Bewegen des genannten Gegenstromerzeugers (20) und dadurch des genannten lokalisierten Strahls von Gegenstromfluid (23) relativ zu einem und über einen beträchtlichen Teil des genannten Filtermaterials (11), einen Klärstromerzeuger (30), umfassend wenigstens einen auf der genannten Filtrierseite befindlichen Fluidauslass (31), der einen lokalisierten Strahl von Klärstromfluid (33) mit einer Geschwindigkeit, die eine zur Oberfläche des genannten Filtermittels (11) parallele Komponente hat, auf das genannte Filtermittel richtet, und Mittel zum Bewegen des genannten Klärstromerzeugers (30) und dadurch des genannten Strahls von Klärstromfluid (31) relativ zu einem und über einen beträchtlichen Teil des genannten Filtermittels (11).
  2. Filter nach Anspruch 1, bei dem der genannte lokalisierte Strahl von Klärstromfluid (33) auf einen Bereich gerichtet ist, der an den Bereich an dem genannten Filtermittel (11) angrenzt, durch den der genannte lokalisierte Strahl von Gegenstromfluid (23) fließt.
  3. Filter nach Anspruch 1 oder 2, bei dem sich der genannte lokalisierte Strahl von Gegenstromfluid (23) und der genannte lokalisierte Strahl von Klärstromfluid (33) wenigstens für einen Teil ihrer genannten Bewegung im Wesentlichen miteinander übereinstimmend bewegen.
  4. Filter nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem das genannte Filtermittel (11) eine im Wesentlichen zylindrische Form hat.
  5. Filter nach Anspruch 4, bei dem der genannte Gegenstromerzeuger (20) ferner einen Verteiler mit einer Mehrzahl von Fluidauslässen (21) umfasst, wobei der genannte Verteiler zum Überqueren des genannten Filtermittels (11) um eine Achse innerhalb des genannten im Wesentlichen zylindrischen Filtermittels drehbar ist.
  6. Filter nach Anspruch 4 und 5, bei dem der genannte Klärstromerzeuger (30) ferner einen Verteiler mit einer Mehrzahl von Fluidauslässen (31) umfasst, wobei der genannte Verteiler zum Überqueren des genannten Filtermittels (11) um eine Achse innerhalb des genannten im Wesentlichen zylindrischen Filtermittels drehbar ist.
  7. Filter nach Anspruch 4, 5 oder 6, bei dem das genannte im Wesentlichen zylindrische Filtermittel (11) in einem das genannte Prozessfluid enthaltenden Gefäß (12) im Wesentlichen untergetaucht ist.
  8. Filter nach Anspruch 4, bei dem: ein zylindrisches Gefäß (40) bereitgestellt ist, das das genannte Filtermaterial (11) einschließt und im Wesentlichen koaxial mit ihm ist, und das genannte Gefäß Mittel hat zum Versehen des ankommenden Prozessfluids mit einer Geschwindigkeit, die eine zum genannten Filtermittel (11) tangentiale Komponente hat.
  9. Filter nach Anspruch 8, bei dem das genannte Mittel zum Versehen des ankommenden Prozessfluids mit einer Geschwindigkeit, die ein zum genannten Filtermittel (11) tangentiale Komponente hat, einen Prozessfluideinlass (13) hat, der ausgerichtet ist, um dem genannten Prozessfluid eine Geschwindigkeit zu verleihen, die eine zum genannten Filtermittel (11) tangentiale Komponente hat.
  10. Filter nach Anspruch 8 oder 9, bei dem die Längsachse des genannten Filtermittels (11) im Wesentlichen vertikal ist und der genannte Einlass (13) sich am oberen Ende des genannten einschließenden zylindrischen Gefäßes (40) befindet und ferner einen Schmutzstoffablasspunkt (14) am unteren Ende des genannten einschließenden zylindrischen Gefäßes (40) hat.
  11. Filter nach Anspruch 10, bei dem das genannte untere Ende des genannten einschließenden zylindrischen Gefäßes (40) ein kegelstumpfförmiger Abschnitt ist, der ausgeführt ist, damit sich die genannten Schmutzstoffe ansammeln und aus ihm abgelassen werden können.
  12. Filter nach Anspruch 8, 9, 10 oder 11, bei dem der genannte Gegenstromerzeuger (20) ferner einen Verteiler mit einer Mehrzahl von Fluidauslässen (21?) umfasst, wobei der genannte Verteiler zum Überqueren des genannten Filtermittels (11) um eine Achse innerhalb des genannten im Wesentlichen zylindrischen Filtermittels drehbar ist.
  13. Filter nach Anspruch 8, 9, 10, 11 oder 12, bei dem der genannte lokalisierte Strahl von Klärstromfluid (33) auf einen Bereich gerichtete ist, der an den Bereich an dem genannten Filtermittel (11) angrenzt, durch den der genannte lokalisierte Strahl von Gegenstromfluid (23) fließt.
  14. Filter nach Anspruch 12 oder 13, bei dem sich der genannte lokalisierte Strahl von Gegenstromfluid (23) und der genannte lokalisierte Strahl von Klärstromfluid (33) wenigstens für einen Teil ihrer genannten Bewegung im Wesentlichen miteinander übereinstimmend bewegen.
  15. Filter nach Anspruch 14, bei dem der genannte Klärstromerzeuger ferner einen Verteiler mit einer Mehrzahl von Fluidauslässen (31) umfasst, wobei der genannte Verteiler zum Überqueren des genannten Filtermittels (11) um eine Achse innerhalb des genannten im Wesentlichen zylindrischen Filtermittels drehbar ist.
  16. Filter nach Anspruch 1, bei dem ein im Wesentlichen planares geneigtes Filtermittel (11) zum Herausfiltern von Schmutzstoffen aus dem Prozessfluid bereitgestellt ist und das genannte Prozessfluid vom oberen Ende des genannten geneigten Filtermittels abwärts fließt.
  17. Filter nach Anspruch 16, ferner umfassend einen unter dem genannten Filtermittel (11) positionierten Filtratsammler (14).
  18. Filter nach Anspruch 16 oder 17, bei dem der genannte Gegenstromerzeuger (20) ferner einen Verteiler mit einer Mehrzahl von Fluidauslässen (21) umfasst, womit ein länglicher Gegenstromstrahl über das geneigte Filtermittel (11) erzeugt wird, der sich relativ zu einem und über einen beträchtlichen Teil des genannten geneigten Filtermittels (11) bewegt.
  19. Filter nach Anspruch 18, bei dem der genannte lokalisierte Strahl von Klärstromfluid (33) auf einen Bereich gerichtet ist, der an den Bereich an dem genannten Filtermittel (11) angrenzt, durch den der genannte lokalisierte Strahl von Gegenstromfluid (23) fließt.
  20. Filter nach Anspruch 19, bei dem der genannte Klärstromerzeuger (30) ferner einen Verteiler mit einer Mehrzahl von Fluidauslässen (31) umfasst, womit ein länglicher Klärstromstrahl (33) erzeugt wird.
  21. Filter nach einem der Ansprüche 18, 19, 20, bei dem sich der genannte lokalisierte Strahl von Gegenstromfluid (23) und der genannte lokalisierte Strahl von Klärstromfluid (33) wenigstens für einen Teil ihrer genannten Bewegung im Wesentlichen miteinander übereinstimmend bewegen.
  22. Filteranlage nach einem der Ansprüche 16, 17, 18, 19, 20, 21, ferner umfassend eine zum Bereitstellen einer gleichmäßigen Verteilung von Prozessfluid auf dem genannten Filtermittel (11) ausgeführte Stromverteilungsvorrichtung, die sich an das genannte obere Ende der Oberseite des genannten geneigten Filtermittels (11) angrenzend befindet.
  23. Filteranlage nach Anspruch 22, bei dem die genannte Stromverteilungsvorrichtung ein Wehr (13) ist.
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