Фильтрующие элементы, а также фильтрующее устройство, имеющее по меньшей мере один фильтрующий элемент

Изобретение касается фильтрующих элементов (1) из материала, проницаемого для пермеата, имеющих некоторое количество продольных каналов (3) с поперечным сечением, которое представляет собой сегмент вращательно-симметричной или зеркально-симметричной поверхности (4). Фильтрующие элементы (1) могут быть соединены в блок (10) из фильтрующих элементов. Фильтрующие элементы (1) или блок (10) из фильтрующих элементов могут быть применены в фильтрующем устройстве (11) для очистки или разделения среды (7). Уплотнения блока (10) из фильтрующих элементов и/или фильтрующего устройства (11) могут быть образованы слоем (16) заливки, отдельными уплотнениями (15), форма которых отличается от круглого кольца, или уплотнительными элементами (17), имеющими перемычки (17.1) и проемы (17.2). Изобретение позволяет повысить производительность фильтрации. 4 н. и 8 з.п. ф-лы, 11 ил.

 

Изобретение касается фильтрующих элементов, а также фильтрующего устройства, содержащего по меньшей мере один фильтрующий элемент, как это известно в соответствии с уровнем техники из DE 600 23 479 T2.

Для фильтрации, в частности, частиц из содержащего частицы потока, наряду с другими типами фильтров, применяются также так называемые фильтры с поперечным движением потока. У этого типа фильтров по меньшей мере некоторая доля содержащего частицы потока проходит через стенки канала фильтра поперечно его первоначальному направлению течения.

Из вышеназванной DE 600 23 479 T2 известно фильтрующее устройство с поперечным движением потока, которое предназначено для приема исходного материала на подводящем конце и для разделения исходного материала на фильтрат и остаток на фильтре. При этом фильтрат представляет собой ту долю исходного материала, которая прошла через по меньшей мере один фильтр. Остаток на фильтре представляет собой ту долю исходного материала, которая остается на фильтре. Из большего количества остатка на фильтре может образовываться так называемый кек (осадок) фильтра.

Особые требования к фильтрующим устройствам, здесь, в частности, к фильтрующим устройствам с поперечным движением потока, существуют тогда, когда фильтрующие устройства достигают определенного размера (поперечного сечения), например, в несколько сантиметров или даже несколько десятков сантиметров. При небольших размерах поперечного сечения фильтрат вследствие диффузии и проницаемости в течение определенного периода времени может выходить из фильтрующего элемента. При больших размерах поперечного сечения требуется принимать технические меры для отвода фильтрата также изнутри фильтрующего элемента. Такие технические меры могут, например, заключаться в создании сети линий для фильтрата, как это описано в вышеназванной DE 600 23 479 T2.

Фильтрующее устройство с поперечным движением потока в соответствии с вышеназванной DE 600 23 479 T2 состоит из нескольких монолитных сегментов из пористого материала, которые расположены параллельно друг другу. Относительно корпуса фильтра, в котором размещено и зафиксировано фильтрующее устройство с поперечным движением потока, монолитные сегменты (далее: фильтрующие элементы) уплотнены с помощью радиальных круглых (о-образных) кольцевых уплотнений. Фильтрующие элементы имеют в продольном направлении параллельные проходные пути (далее: каналы), по которым подлежащий очистке исходный материал может течь от подводящего конца в направлении концевой поверхности для остатка на фильтре. Между фильтрующими элементами имеется межсегментная линия для фильтрата. Она может быть создана за счет расстояния между параллельно расположенными фильтрующими элементами. Межсегментная линия для фильтрата обладает более низким гидравлическим сопротивлением, чем гидравлическое сопротивление при прохождении через пористый материал. Внутри каждого фильтрующего элемента имеется по меньшей мере одна внутрисегментная линия для фильтрата. Внутрисегментная линия для фильтрата соединена с межсегментной линией для фильтрата или иным образом направляет фильтрат в зону сбора фильтрата. У фильтрующего устройства с поперечным движением потока в соответствии с DE 600 23 479 T2 концевые поверхности (торцевые поверхности) уплотнены, чтобы препятствовать непосредственному проходу фильтрата в межсегментную линию для фильтрата. Также уплотнены все прилегающие к торцевым поверхностям открытые каналы, чтобы препятствовать непосредственному проходу фильтрата во внутрисегментную линию для фильтрата. Фильтрующие элементы могут иметь определенную форму поперечного сечения, например, четверть поверхности круга. При объединении нескольких фильтрующих элементов может, например, создаваться фильтрующее устройство с поперечным движением потока с круглым поперечным сечением. Пористый материал фильтрующих элементов может представлять собой керамический материал, такой как кордиерит, глинозем, муллит, кремнезем, двуокись циркония, двуокись титана, шпинель, карбид кремния или их смеси. Фильтрующие элементы могут быть также склеены друг с другом по участкам межсегментной линии для фильтрата.

Однако, из-за необходимых уплотнений торцевых поверхностей, при изготовлении фильтрующего устройства с поперечным движением потока в соответствии с DE 600 23 479 T2 необходимы соответствующие этапы способа. Кроме того, конструкция фильтрующего устройства с поперечным движением потока является соответственно более сложной и дорогой.

В основе изобретения лежит задача, предложить другую возможность осуществления фильтрующих элементов. Есть также задача, предложить фильтрующее устройство, в частности фильтрующее устройство с поперечным движением потока, которое может эффективно и экономично изготавливаться с варьируемыми размерами и производительностями фильтра.

Задача решается с помощью объектов независимых пунктов формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления содержатся в зависимых пунктах формулы изобретения.

Таким образом, задача решается с помощью фильтрующего элемента из материала, проницаемого для пермеата, имеющего некоторое количество продольных каналов, который имеет поперечное сечение, представляющее собой сегмент вращательно-симметричной или зеркально-симметричной поверхности.

Если соответствующее количество предлагаемых изобретением фильтрующих элементов объединяется, их поперечные сечения (сегменты) вместе образуют вращательно-симметричные или зеркально-симметричные поверхности. При этом допустимы расстояния между сегментами и закругленные кромки и углы формы сегментов. Вращательно-симметричными поверхностями являются, в частности, круги и круглые кольца. Зеркально-симметричными поверхностями являются поверхности, имеющие ось симметрии, посредством которой зеркально-симметрично разделена эта поверхность. Зеркально-симметричными поверхностями являются, в частности, эллипсы, прямоугольники или равнобедренные треугольники.

В фильтрующих элементах имеются продольные каналы (далее также кратко: каналы). Эти каналы расположены предпочтительно параллельно друг другу. По меньшей мере в одной наружной поверхности фильтрующего элемента могут иметься отверстия для отвода фильтрата (пермеата) из фильтрующего элемента. Термины фильтрат и пермеат ниже используются равнозначно для частей исходного материала, которые прошли сквозь фильтрующий слой, например, мембрану или стенку канала. Стенка канала может быть выполнена в виде мембраны. Исходный материал представляет собой обычно текучую среду, газ или аэрозоль, в котором имеются частицы, которые должны отделяться от других частей исходного материала. Частицы в контексте этого описания могут также представлять собой молекулы. Частицы должны иметь постоянную форму или представлять собой твердые тела, причем эти тела могут также представлять собой отдельные молекулы.

Фильтрующие элементы и предлагаемое изобретением устройство предпочтительно, но не исключительно, пригодны для фильтрации размеров молекул до 450 г/моль и меньше и, таким образом, для нанофильтрации.

Каналы имеют предпочтительно свободные диаметры или проходы «в свету» проходы от 2 до 3,5 мм. Предпочтительны свободные диаметры (при круглых поперечных сечениях каналов) или, соответственно, проходы «в свету» (при многоугольных поперечных сечениях каналов) 2,5 мм. В случае воды или аналогичных воде исходных материалах свободные диаметры/проходы «в свету» составляют предпочтительно округленно 2 мм или меньше. В случае более вязких и высоковязких исходных материалов свободные диаметры/проходы «в свету» предпочтительно равны от больше 4 до больше 6 мм.

Фильтрующие элементы могут иметь некоторое количество каналов. Например, количество каналов у каждого фильтрующего элемента может составлять от 10 до 180 и больше, например, 19 или 163.

Каналы могут выполнять разные функции. Так, некоторые каналы (продольные каналы) могут служить в основном для фильтрации, в то время как другие каналы служат для отвода фильтрата/пермеата (выходы для пермеата, отводящие каналы). Каналы с разными функциями могут иметься в предлагаемых изобретением фильтрующих элементах в определенных числовых соотношениях и/или в определенных пространственных расположениях друг относительно друга.

Стенки каналов предпочтительно больше или равны 1 мм. Они должны выдерживать давление до 10 бар, еще лучше до 20 бар, предпочтительным образом до 40 бар. Пределы давления от округленно 10 бар до 40 бар являются характерными для нанофильтрации. В зависимости от применяемого материала, возможны также более высокие давления.

Длина фильтрующего элемента, при этом также длина канала, составляет, например, 750 мм. Характерными являются также длины 1000, 1178, 1200 и 1500 мм. Другие длины возможны и реализуемы, в зависимости от модульной концепции.

Предпочтительным материалом фильтрующих элементов является материал, который имеет пористость прибл. 30% и средние размеры пор от 2 до 12 мкм. Этот материал может, например, представлять собой муллит. Кроме того, возможны также другие материалы, такие как оксид алюминия (Al2O3), другие оксидные керамики, муллиты, другие силикатные керамики, кордиериты, карбид кремния (SiC), двуокись титана (TiO2), двуокись циркония (ZrO2) или другие неоксидные керамики, а также смешанные керамики из названных соединений.

В предлагаемом изобретением фильтрующем элементе между продольными каналами по меньшей мере на протяжении одного продольного участка фильтрующего элемента могут иметься области материала, которые проходят от наружной стенки фильтрующего элемента на некоторое расстояние в фильтрующий элемент, не пронизаны продольными каналами, и в которых имеется прорезь, причем продольные каналы этой прорезью не открыты. В этом варианте осуществления предпочтительно достигнуто, что в фильтрующем элементе выполнен по меньшей мере один выход для пермеата, например, выпилен, вырезан или отфрезерован, без повреждения продольных каналов. Благодаря этому предпочтительно отпадает необходимость повторного закрытия открытых, то есть надрезанных или прорезанных продольных каналов. Области материала, в которых могут выполняться эти прорези, предпочтительно уже созданы при изготовлении фильтрующих элементов, например, при их экструдировании.

Предлагаемые изобретением фильтрующие элементы могут быть расположены в блоке из фильтрующих элементов из нескольких фильтрующих элементов. Такой блок из фильтрующих элементов отличается тем, что поперечные сечения фильтрующих элементов представляют собой дополняющие друг друга сегменты вращательно-симметричной или зеркально-симметричной поверхности, что фильтрующие элементы соединены друг с другом, при этом между фильтрующими элементами имеются относительные расстояния в виде выходов для пермеата, проводящих среду, выходящую из фильтрующих элементов в качестве пермеата, и что поперечное сечение блока из фильтрующих элементов представляет собой вращательно-симметричную или зеркально-симметричную поверхность.

Фильтрующие элементы могут быть соединены керамическим способом. Керамическое соединение осуществляется предпочтительно посредством ввода шликера в участки между фильтрующими элементами и спекания фильтрующих элементов и шликера. Из спеченного шликера предпочтительно на отдельных участках образуется спеченный диск. Этим спеченным диском фильтрующие элементы охвачены на протяжении продольного участка со всех сторон. Такие спеченные диски имеются предпочтительно на продольных участках на концах фильтрующих элементов, а также, предпочтительно при длинах фильтрующих элементов примерно 500 мм, в их середине. При длинах фильтрующих элементов, в частности, свыше 500 мм могут также иметься другие спеченные диски.

При этом прорези предпочтительно выполняются перед спеканием. Можно также выполнять прорези после спекания.

Предлагаемый изобретением блок из фильтрующих элементов получается также, когда фильтрующие элементы расположены друг относительно друга описанным выше образом с помощью устройства механического действия, например, удерживающей рамы. Например уплотнительный элемент может быть выполнен в виде такой удерживающей рамы.

Предлагаемые фильтрующие элементы позволяют получать модульную конструкцию фильтрующего устройства, в частности фильтрующего устройства с поперечным движением потока для фильтрации на керамической мембране. При этом достижимы оптимизированные производительности фильтрации. Предпочтительной является возможность модульной конструкции из отдельных фильтрующих элементов. Они могут быть соединены, например, керамическим или механическим способом. Каждый из этих фильтрующих элементов не являются вращательно-симметричными. Вращательно-симметричное поперечное сечение фильтрующего устройства (общей мембраны) получается только при расположении некоторого количества фильтрующих элементов, выполненных в соответствующей форме. Но возможны и другие поперечные сечения фильтрующих элементов, например, полукруглые, многоугольные, овальные, эллиптические или неправильной формы. Фильтрующие элементы предпочтительно расположены и удерживаются в корпусе.

Поперечные сечения фильтрующих элементов могут, например, представлять собой четверти, восьмые, девятые и т.д. части круга («куски торта», сегменты). Поперечные сечения могут, кроме того, иметь прорези, напр., прорезные полукруги.

Возможно также, чтобы часть сегментов образовывали круглое кольцо, и один центрально расположенный сегмент имел круглое поперечное сечение.

Вследствие такого расположения получаются предпочтительные технические эффекты, которые приводят к повышению производительности фильтрации. При описанном расположении достигнута оптимизированная удельная фильтрующая поверхность (фильтрующая поверхность/объем мембраны=объем фильтрующего элемента). Кроме того, благодаря реализации специальных отводящих каналов и отводящих пространств создан оптимизированный отвод фильтрата. Такие отводящие каналы могут быть созданы между расположенными и находящимися на расстоянии друг от друга фильтрующими элементами.

Возможность модульного расположения фильтрующих элементов делает возможной оптимизацию в отношении гидравлического диаметра каналов для фильтрации, каналов для отвода фильтрата, удельной фильтрующей поверхности и/или общей фильтрующей поверхности.

Предпочтительно, чтобы фильтрующие элементы могли снабжаться уплотнениями, наружная форма которых является некруглой. Предпочтительно наружная форма уплотнений соответствует наружной форме фильтрующих элементов или, соответственно, наружной форме одного фильтрующего элемента в области посадки уплотнения. Уплотнения служат для уплотнения фильтрующих элементов, расположенных с получением фильтрующего устройства, относительно корпуса фильтрующего устройства. Кроме того, они могут выполнять функцию прокладок фильтрующих элементов друг относительно друга и/или относительно корпуса. За счет относительного расстояния между фильтрующими элементами предпочтительно образованы отводящие каналы между фильтрующими элементами. Могут быть также образованы отводящие каналы между по меньшей мере одним фильтрующим элементом и внутренней стенкой корпуса.

Преимущество предлагаемых изобретением фильтрующих элементов и предлагаемого изобретением фильтрующего устройства, имеющего эти фильтрующие элементы, в том, что не требуются никакие дополнительные керамические или другие уплотнения отводящих каналов относительно конца фильтрующих элементов, где подается исходный материал (среда).

Один из вариантов осуществления фильтрующего устройства для очистки среды с помощью предлагаемых изобретением фильтрующих элементов предусматривает корпус фильтра, снабженный входным отверстием для втекания среды в корпус фильтра и по меньшей мере одним выходным отверстием для вытекания среды. Кроме того, имеются по меньшей мере два фильтрующих элемента, снабженных некоторым количеством продольных каналов, причем эти фильтрующие элементы, начинаясь от входного отверстия, расположены, распространяясь в корпус фильтра, и по одной торцевой стороне фильтрующих элементов остается свободной для втекания среды в продольные уплотнением каналы фильтрующих элементов. Фильтрующие элементы уплотнены по меньшей мере у входного отверстия, и этим уплотнением фильтрующие элементы уплотнены и удерживаются на расстоянии друг относительно друга и относительно корпуса фильтра. Кроме того, за счет расстояний фильтрующих элементов друг относительно друга и относительно корпуса фильтра образованы выходы пермеата, проводящие среду, выходящую из фильтрующих элементов в качестве пермеата, в направлении указанного по меньшей мере одного выходного отверстия.

Поперечные сечения фильтрующих элементов предпочтительно представляют собой дополняющие друг друга сегменты вращательно-симметричной или зеркально-симметричной поверхности.

Описанный выше блок из фильтрующих элементов может быть также применен в фильтрующем устройстве. Такое фильтрующее устройство для очистки среды предпочтительно отличается тем, что имеется корпус фильтра, имеющий входное отверстие для втекания среды в корпус фильтра и по меньшей мере одно выходное отверстие для вытекания среды; блок из фильтрующих элементов уплотнен уплотнением по меньшей мере у входного отверстия, и этим уплотнением фильтрующие элементы блока из фильтрующих элементов уплотнены и удерживаются на расстоянии друг относительно друга и относительно корпуса фильтра, и за счет расстояний фильтрующих элементов друг относительно друга и относительно корпуса образованы выходы для пермеата, проводящие среду, выходящую из фильтрующих элементов в качестве пермеата в направлении указанного по меньшей мере одного выходного отверстия.

Предпочтительно размеры фильтрующего устройства выбраны так, что, в зависимости от потребности, в корпус фильтра могут вставляться разные фильтрующие элементы или, соответственно, блоки из фильтрующих элементов.

Фильтрующие устройства могут иметь уплотнение, которое образовано слоем заливки из уплотняющего материала.

Уплотнение в других вариантах осуществления может быть также образовано по меньшей мере одним уплотнением в виде одного раздельного уплотнения (отдельного уплотнения), например, в виде имеющего форму четверти круга резинового уплотнения, для каждого фильтрующего элемента, или уплотнительным элементом. Тогда фильтрующие элементы уплотнены друг относительно друга и относительно корпуса фильтра по меньшей мере у входного отверстия несколькими отдельными уплотнениями или уплотнительным элементом, и фильтрующие элементы этими отдельными уплотнениями или указанным по меньшей мере одним уплотнительным элементом удерживаются на расстоянии друг относительно друга и относительно корпуса фильтра. Уплотнительный элемент представляет собой удерживающую раму.

Отдельное уплотнение или такой уплотнительный элемент в не смонтированном состоянии имеют форму поперечного сечения того фильтрующего элемента, для которого предусмотрен уплотнительный элемент. Так как фильтрующие элементы, как правило, имеют некруглое поперечное сечение, отдельные уплотнения или, соответственно, уплотнительные элементы тоже выполнены в соответствующей форме и отличатся от обычной формы круглого кольца.

Отдельное уплотнение и уплотнительный элемент могут состоять из смесей нескольких полимерных материалов, из многокомпонентного полимерного элемента или из композитного материала. Они могут также иметь металлические опорные элементы или опорные элементы из полимерного материала, такие как, например, металлические вкладки или вкладки из полимерного материала. В случае многокомпонентных полимерных конструкций разные полимерные материалы имеют предпочтительно различные твердости и прочности.

В другом варианте осуществления уплотнительный элемент отличается тем, что уплотнительный элемент представляет собой дисковидный элемент, имеющий перемычки и проемы, при этом форма и размеры проемов обеспечивают возможность вставления фильтрующих элементов в проемы с силовым и геометрическим замыканием. Так, уплотнительный элемент может, например, иметь металлическую сердцевину, которая покрыта оболочкой из полимерного материала. Крайним наружным слоем образована уплотнительная кромка по внутренним сторонам проемов, а также по наружному периметру уплотнительного элемента. При такой конструкции обеспечена предпочтительно высокая устойчивость и жесткость уплотнительного элемента на скручивание с уплотнением фильтрующих элементов между собой, а также удержанием их на расстоянии друг относительно друга. Благодаря уплотнительной кромке по наружному периметру достижимо уплотнение относительно корпуса фильтра. Когда фильтрующие элементы вставлены в уплотнительный элемент, получается предлагаемый изобретением блок из фильтрующих элементов.

Уплотнение, в частности, выполняется в виде слоя заливки тогда, когда замена фильтрующих элементов или, соответственно, блока из фильтрующих элементов не предусмотрена или предусмотрена редко. Если фильтрующие элементы или, соответственно, блок из фильтрующих элементов должен часто заменяться или контролироваться, уплотнение предпочтительно обеспечивается с помощью уплотнительного элемента, как оно описано выше.

Ниже приведены примеры осуществления предлагаемых изобретением фильтрующих элементов и фильтрующих устройств, имеющих фильтрующие элементы. В этой связи показано:

фиг.1: поперечные сечения предлагаемых изобретением фильтрующих элементов;

фиг.2: первый пример осуществления предлагаемого изобретением фильтрующего элемента;

фиг.3: второй пример осуществления предлагаемого изобретением фильтрующего элемента;

фиг.4: увеличенное сечение второго примера осуществления предлагаемого изобретением фильтрующего элемента в соответствии по фиг.3;

фиг.5: первый пример осуществления блока фильтрующих элементов;

фиг.6: второй пример осуществления блока из фильтрующих элементов;

фиг.7: третий пример осуществления блока из фильтрующих элементов;

фиг.8: вид сверху торцевой стороны первого примера осуществления фильтрующего устройства;

фиг.9: первый пример осуществления фильтрующего устройства;

фиг.10: первый пример осуществления уплотнения и

фиг.11: второй пример осуществления уплотнения в виде уплотнительного элемента, имеющего перемычки.

Последующие фигуры изображены упрощенно и схематично. При этом одинаковые ссылочные обозначения обозначают одинаковые технические элементы.

На фиг.1 показаны поперечные сечения четырех фильтрующих элементов 1, каждый из которых имеет поперечное сечение, соответствующее четверти виртуальной поверхности 4 в форме круга (символизируется штриховой линией). Поверхность 4 образуется направленными наружу участками периметров фильтрующих элементов 1. Фильтрующие элементы 1 в своем продольном направлении 2, в котором здесь смотрит наблюдатель фиг.1, пронизаны продольными каналами 3. Продольные каналы 3 ограничены каждый стенками 8 каналов друг от друга и от окружающей среды фильтрующих элементов 1. Между фильтрующими элементами 1 показаны расстояния, за счет которых образованы выходы 5 для пермеата. Когда среда 7 (см. фиг.3) течет в продольные каналы 3, некоторая доля среды 7 (показана стрелками) через стенки 8 каналов в виде пермеата (показан стрелками) выходит из фильтрующего элемента 1 либо через пористый материал фильтрующего элемента 1 до наружной стенки фильтрующего элемента 1 и через наружную стенку, либо непосредственно через находящуюся снаружи стенку 8 канала. При этом пермеат попадает в выходы 5 для пермеата. Вокруг фильтрующих элементов 1 имеется пространство 20 для приема пермеата, которое находится между фильтрующими элементами 1 и стенкой 12.3 корпуса (смотри фиг.9).

Когда фильтрующие элементы 1 окружены стенкой 12.3 корпуса (обозначена, смотри также фиг.9) и имеется расстояние между фильтрующими элементами 1 и этой стенкой 12.3 корпуса, за счет этого расстояния тоже образован выход 5 для пермеата.

На фиг.2 на виде сверху в перспективе показан первый пример осуществления предлагаемого изобретением фильтрующего элемента 1. Хорошо различимы продольные каналы 3, которые распространяются в продольном направлении через фильтрующий элемент 1. Поперечное сечение фильтрующего элемента 1 представляет собой четверть поверхности 4 в форме круга (смотри также фиг.1).

Второй пример осуществления предлагаемого изобретением фильтрующего элемента 1 изображен на фиг.3. Фильтрующий элемент 1 имеет в своей наружной стенке прорези 9. На фиг.4 показано поперечное сечение фильтрующего элемента 1 на высоте прорезей 9. Между продольными каналами 3 имеется область 6 материала, которая не пронизана продольными каналами 3. Прорезь 9 проходит через наружную стенку в эту область 6 материала, не открывая при этом один из продольных каналов 3. Благодаря прорези 9 из каждого из продольных каналов 3 в радиальном направлении в выходе 5 для пермеата может отводиться пермеат, после того как он протек максимум по четырем продольным каналам 3.

В области соответствующих концов фильтрующих элементов 1 имеется уплотнение наружной стенки фильтрующего элемента 1 без закрытия торцевых отверстий продольных каналов 3. Это уплотнение выполнено в виде керамического уплотнения. С его помощью пористое тело уплотнено там сбоку и с торцевой стороны и обеспечено, что притекающая и подлежащая фильтрации среда 7 надежно направляется внутрь продольных каналов 3.

В других вариантах осуществления фильтрующих элементов 1 уплотнение реализовано в виде стеклянного или полимерного уплотнения. Это торцевое, проходящее по периметру сбоку от концов фильтрующих элементов 1 окружное уплотнение является характерным для всех фильтрующих элементов 1.

В других вариантах осуществления фильтрующего элемента 1 могут иметься две, три или больше таких областей 6 материала, примыкающих к наружной стенке. В каждой области 6 материала может быть выполнена прорезь 9. В других вариантах осуществления могут быть также выполнены прорези только в некоторых из имеющихся областей 6 материала.

В других вариантах осуществления могут иметься области 6 материала и прорези 9, примыкающие к разным наружным стенкам.

На фиг.5 в качестве первого примера осуществления показан блок 10 из фильтрующих элементов, в котором четыре фильтрующих элемента 1 расположены параллельно друг другу и на расстоянии друг относительно друга. Поперечные сечения фильтрующих элементов 1 представляют собой дополняющие друг друга сегменты виртуальной, как вращательно-симметричной, так и зеркально-симметричной поверхности 4 в форме круга. Фильтрующие элементы 1 соединены друг с другом отдельными уплотнениями 15 (см. также фиг.10). Расстояния между фильтрующими элементами 1 здесь также служат выходами 5 для пермеата, проводящими среду 7, выходящую в качестве пермеата из фильтрующих элементов 1. Поперечное сечение блока 10 из фильтрующих элементов представляет собой зеркально-симметричную поверхность 4.

В других примерах осуществления фильтрующие элементы 1 соединены друг с другом одним или несколькими уплотнительными элементами 17 (смотри также фиг.11).

На фиг.6, во втором примере осуществления блока 10 из фильтрующих элементов, показаны шесть фильтрующих элементов 1, поперечное сечение каждого из которых образует шестую часть круглого кольца. В середине блока из фильтрующих элементов расположен центральный фильтрующий элемент 1.z. Фильтрующие элементы 1 и центральный фильтрующий элемент 1.z, как описано в связи с фиг.5, снабжены отдельными уплотнениями 15. Поперечное сечение блока 10 из фильтрующих элементов представляет собой зеркально-симметричную поверхность 4.

Другой пример осуществления блока 10 из фильтрующих элементов изображен на фиг.7. Фильтрующие элементы 1 соединены керамическим способом. Для этого различные места между фильтрующими элементами 1 заполнены шликером и запечены. Запеченный шликер образует запеченный диск 21, охватывающий фильтрующие элементы 1 на протяжении продольного участка со всех сторон. Такие запеченные диски 21 имеются на продольных участках на концах фильтрующих элементов 1, а также в их середине.

Вместо вышеназванного запеченного диска 21 достаточно также, когда противолежащие поверхности четвертных элементов соединяются шликером без образования дополнительного края вокруг четырех изображенных здесь фильтрующих элементов 1.

На фиг.8 в другом примере осуществления показан вид сверху входного отверстия 12.1, в которое вставлен блок 10 фильтрующих элементов и закреплен посредством первого фланца 13 и уплотнен при взаимодействии с уплотнительным элементом 17 (смотри также фиг.11).

На фиг.9 упрощенно показано фильтрующее устройство 11, четыре четвертных элемента которого уплотнены слоем 16 заливки друг относительно друга и относительно удерживающих частей корпуса 12 фильтра. Фильтрующее устройство 11 имеет корпус 12 фильтра, имеющий по одному входному отверстию 12.1 и одному выходному отверстию 12.2 в стенке 12.3 корпуса. Между входным отверстием 12.1 и выходным отверстием 12.2 расположены фильтрующие элементы 1 в виде блока 10 из фильтрующих элементов. Блок 10 из фильтрующих элементов окружен стенкой 12.3 корпуса.

Блок 10 из фильтрующих элементов у входного отверстия 12.1 жестко соединен с первым фланцем 13, посредством которого блок 10 из фильтрующих элементов привернут к корпусу 12 фильтра. После отсоединения крепежных винтов (обозначены) весь блок 10 из фильтрующих элементов может выниматься через входное отверстие 12.1. Вставленный в корпус 12 фильтра блок 10 из фильтрующих элементов посредством винтовых соединений (показаны условно) разъемно соединен со вторым фланцем 14 у входного отверстия 12.2. Между блоком 10 из фильтрующих элементов и стенкой 12.3 корпуса образовано пространство 20 для приема пермеата.

Блок 10 из фильтрующих элементов уплотнен относительно входного отверстия 12.1. Уплотнение здесь выполнено в виде слоя 16 заливки из уплотняющего материала.

Отдельное уплотнение 15, которое описано в связи с фиг.5 и применимо в других вариантах осуществления блока 10 из фильтрующих элементов, а также фильтрующего устройства 11, показано в качестве примера на фиг.10. Отдельное уплотнение 15 представляет собой резиновое кольцо, имеющее круглое поперечное сечение материала, и имеет форму, которая на виде сверху соответствует четверти круга. Когда фильтрующие элементы 1 снабжаются таким отдельным уплотнением 15 и в продольном направлении 2 у всех фильтрующих элементов 1 оно расположено в одинаковом положении, эти четыре отдельных уплотнения 15, когда фильтрующие элементы 1 расположены в блоке 10 из фильтрующих элементов, осуществляют уплотнение между фильтрующими элементами 1. Одновременно с помощью касающихся друг друга своими наружными периметрами отдельных уплотнений 15 фиксируется расстояние между фильтрующими элементами 1.

Отдельное уплотнение 15 в его простейшем виде может иметь круглое поперечное сечение, но в других вариантах осуществления также иметь другие поперечные сечения, целесообразные для хорошего уплотнения, такие как многоугольники, имеющие и не имеющие особо выполненные уплотнительные кромки, имеющие и не имеющие выполненные пазы, усиливающие уплотняющее давление.

Один из примеров осуществления уплотнительного элемента 17 схематично показан на фиг.11. Уплотнительный элемент 17 имеет круглую наружную форму, свободное внутреннее пространство уплотнительного элемента 17 пронизано двумя расположенными под прямым углом друг к другу перемычками 17.1 и разделено на четыре проема 17.2, которые составляют по одной четверти внутреннего пространства. Уплотнительный элемент 17 имеет сердцевину 19 (показана на частичном разрезе) из металлической вкладки (или полимерной вкладки), которая окружена оболочкой из полимерного материала. По внутренним сторонам каждого из проемов 17.2 имеются уплотнительные кромки 18 из мягкого материала. Наружная периметрическая поверхность уплотнительного элемента 17 состоит из мягкого полимерного материала, которым образована наружная уплотнительная кромка 18.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

1 Фильтрующий элемент

1.z Центральный фильтрующий элемент

2 Продольное направление

3 Продольный канал

4 Поверхность

5 Выход для пермеата

6 Область материала

7 Среда

8 Стенка канала

9 Прорезь

10 Блок из фильтрующих элементов

11 Фильтрующее устройство

12 Корпус фильтра

12.1 Входное отверстие

12.2 Выходное отверстие

12.3 Стенка корпуса

13 Первый фланец

14 Второй фланец

15 Отдельное уплотнение

16 Слой заливки

17 Уплотнительный элемент

17.1 Перемычка

17.2 Проем

18 Уплотнительная кромка

19 Сердцевина

20 Пространство для приема пермеата

21 Запеченный диск

1. Фильтрующий элемент (1) из материала, проницаемого для пермеата, имеющий множество продольных каналов (3), и который имеет поперечное сечение, представляющее собой сегмент вращательно-симметричной или зеркально-симметричной поверхности (4), отличающийся тем, что между продольными каналами (3) по меньшей мере на протяжении одного продольного участка фильтрующего элемента (1) имеются области (6) материала, которые от наружной стенки фильтрующего элемента (1) проходят на расстояние в фильтрующий элемент (1), которые не пронизаны продольными каналами (3) и в которых имеется прорезь (9), причем продольные каналы (3) не открыты этой прорезью (9).

2. Блок (10) из фильтрующих элементов (1) по п. 1, отличающийся тем, что

- поперечные сечения фильтрующих элементов (1) представляют собой дополняющие друг друга сегменты вращательно-симметричной или зеркально-симметричной поверхности (4),

- фильтрующие элементы (1) соединены друг с другом, при этом между фильтрующими элементами (1) имеются расстояния в виде выходов (5) для пермеата, проводящих среду (7), выходящую из фильтрующих элементов (1) в качестве пермеата, и

- поперечное сечение блока (10) из фильтрующих элементов представляет собой вращательно-симметричную или зеркально-симметричную поверхность (4).

3. Блок (10) из фильтрующих элементов по п. 2, отличающийся тем, что фильтрующие элементы (1) соединены керамическим способом или с помощью заливочной массы.

4. Блок (10) из фильтрующих элементов по п. 2 или 3, отличающийся тем, что дополнительно предусмотрен центральный фильтрующий элемент (1.z), который окружен фильтрующими элементами (1), и поперечное сечение центрального фильтрующего элемента (1) отличается от формы поперечных сечений окружающих фильтрующих элементов (1).

5. Фильтрующее устройство (11) для очистки или разделения среды (7) с фильтрующими элементами (1) по п. 1, отличающееся тем, что

- предусмотрен корпус (12) фильтра, имеющий входное отверстие (12.1) для втекания среды (7) в корпус (12) фильтра и по меньшей мере одно выходное отверстие (12.2) для вытекания среды (7);

- предусмотрены по меньшей мере два фильтрующих элемента (1), снабженных продольными каналами (3), причем эти фильтрующие элементы (1), начинаясь от входного отверстия (12.1), расположены, распространяясь в корпус (12) фильтра, и по одной торцевой стороне фильтрующих элементов (1) остается свободной для втекания среды (7) в продольные каналы (3) фильтрующих элементов (1), причем

- фильтрующие элементы (1) по меньшей мере у входного отверстия (12.1) снабжены уплотнением, и этим уплотнением фильтрующие элементы (1) уплотнены и удерживаются на расстоянии друг относительно друга и относительно корпуса (12) фильтра,

- за счет расстояний фильтрующих элементов (1) друг относительно друга и относительно корпуса (12) фильтра образованы выходы (5) для пермеата, проводящие среду (7), выходящую из фильтрующих элементов (1) в качестве пермеата, в направлении указанного по меньшей мере одного выходного отверстия (12.2).

6. Фильтрующее устройство (11) по п. 5, отличающееся тем, что поперечные сечения фильтрующих элементов (1) представляют собой дополняющие друг друга сегменты вращательно-симметричной или зеркально-симметричной поверхности (4).

7. Фильтрующее устройство (11) для очистки или разделения среды (7) с помощью блока (10) из фильтрующих элементов по любому из пп. 2-4, отличающееся тем, что

- предусмотрен корпус (12) фильтра, имеющий входное отверстие (12.1) для втекания среды (7) в корпус (12) фильтра и по меньшей мере одно выходное отверстие (12.2) для вытекания среды (7);

- блок (10) из фильтрующих элементов по меньшей мере у входного отверстия (12.1) снабжен уплотнением, и этим уплотнением фильтрующие элементы (1) блока (10) из фильтрующих элементов уплотнены и удерживаются на расстоянии друг относительно друга и относительно корпуса (12) фильтра,

- за счет расстояний фильтрующих элементов (1) друг относительно друга и относительно корпуса (12) фильтра образованы выходы (5) для пермеата, проводящие среду (7), выходящую из фильтрующих элементов (1) в качестве пермеата, в направлении указанного по меньшей мере одного выходного отверстия (12.2).

8. Фильтрующее устройство (11) по п. 5 или 7, отличающееся тем, что уплотнение представляет собой слой (16) заливки из уплотняющего материала.

9. Фильтрующее устройство (11) по п. 5 или 7, отличающееся тем, что уплотнение представляет собой отдельное уплотнение (15), которое в несмонтированном состоянии имеет форму поперечного сечения того сегмента, для которого предусмотрено это отдельное уплотнение (15).

10. Фильтрующее устройство (11) по п. 5 или 7, отличающееся тем, что уплотнение представляет собой уплотнительный элемент (17), причем этот уплотнительный элемент (17) представляет собой дисковидный элемент, имеющий перемычки (17.1) и проемы (17.2), при этом форма и размеры проемов (17.2) обеспечивают возможность вставления фильтрующих элементов (1) в проемы (17.2) с силовым и геометрическим замыканием.

11. Фильтрующее устройство (11) по п. 9 или 10, отличающееся тем, что уплотнение состоит из смесей или композита нескольких полимерных материалов или из композитного материала.

12. Фильтрующее устройство (11) по п. 11, отличающееся тем, что это уплотнение имеет металлические опорные элементы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области разделения, концентрирования и опреснения различных растворов методами обратного осмоса и ультрафильтрации. Мембранный аппарат включает трубчатый мембранный модуль, выполненный в виде пористого тела с нанесенной на его внутреннюю поверхность полупроницаемой мембраной, патрубки для ввода исходного раствора, вывода фильтрата и концентрата, турбулизатор, новым является то, что турбулизатор установлен с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль оси трубчатого мембранного модуля при помощи ходового вала, размещенного с возможностью вращения в резьбовой втулке корпуса турбулизатора и направляющих, неподвижно закрепленных на внутренней поверхности пористого тела, при этом турбулизатор выполнен в виде двойного усеченного конуса, направленного меньшими основаниями навстречу потоку исходного раствора, первый усеченный конус выполнен сплошным и содержит сужающиеся конические отверстия, размещенные по окружности, оси вращения сужающихся конических отверстий параллельны оси трубчатого мембранного модуля, причем диаметр отверстий снижается по пути движения через них потока исходного раствора, второй усеченный конус турбулизатора выполнен полым и содержит на наружной поверхности вблизи большего основания вильчатые направляющие, равноудаленные друг от друга по окружности, вблизи большего основания первого усеченного конуса имеются выступы, отогнутые назад по ходу движения турбулизатора для предотвращения проворачивания детали при вращении ходового вала, диаметры образующих первого d1 и D1 и второго d2 и D2 усеченных конусов, их длина l1 и l2, диаметры большего dотв.1 и меньшего dотв.2 отверстий первого усеченного конуса, углы входа α1 и выхода α2 вильчатых направляющих второго усеченного конуса выбираются с возможностью, чтобы поток исходного раствора, проходящий через сужающиеся конические отверстия первого усеченного конуса и вильчатые направляющие второго усеченного конуса, испытывал бы наибольшее завихрение в полостях, образованных большим основанием первого усеченного конуса, внешней образующей второго усеченного конуса и поверхностью полупроницаемой мембраны, а также вильчатыми направляющими второго усеченного конуса, его полостью и поверхностью полупроницаемой мембраны.

Изобретение относится к области разделения и концентрирования различных растворов методами микро- и ультрафильтрации и может быть использовано в пищевой, фармацевтической, микробиологической промышленности.

Фильтрующий элемент относится к фильтрационному оборудованию. Фильтрующий элемент, содержащий пористую трубчатую подложку, спеченную из полимерных частиц, и фильтрующую мембрану, на торцах пористой трубчатой подложки установлены крышка с отверстием и днище, отличающийся тем, что на поверхности полимерных частиц выполнено покрытие, на внешней поверхности пористой трубчатой подложки нанесена подстилающая плазмохимическая мембрана из частиц нитрида алюминия, на поверхности подстилающей плазмохимической мембраны расположена фильтрующая мембрана из плазменных частиц титана, а в качестве полимерных частиц используют сверхвысокомолекулярный полиэтилен с молекулярной массой 1⋅106 - 8⋅106 г/моль.

Изобретение относится к технической области фильтрующих элементов. Способ изготовления мембраны для тангенциальной фильтрации текучей среды, при этом указанная мембрана содержит: подложку, имеющую трехмерную структуру и образованную монолитным керамическим пористым телом, в котором выполнены пути для циркуляции фильтруемой текучей среды и разделительный фильтрующий слой, нанесенный на стенку циркуляционных путей, в котором трехмерную структуру подложки получают посредством аддитивной технологии, согласно которой трехмерную структуру подложки рассекают на участки при помощи программы компьютерного проектирования, при этом указанные участки создают поочередно в форме элементарных пластов, расположенных друг над другом и последовательно связанных между собой, при помощи повторения следующих двух этапов, на которых: а) наносят однородный сплошной слой порошка постоянной толщины, предназначенного для формирования керамического пористого тела на площади, превышающей рисунок сечения указанного формируемого пористого тела на уровне пласта; b) в соответствии с рисунком, определенным для каждого пласта, локально уплотняют часть нанесенного материала для создания элементарного пласта, при этом указанные два этапа повторяют для того, чтобы при каждом повторении одновременно связывать сформированный таким образом элементарный пласт с предыдущим пластом, постепенно наращивая требуемую трехмерную форму.

Изобретение относится к технической области фильтрующих элементов. Способ изготовления мембраны для тангенциальной фильтрации текучей среды, при этом указанная мембрана содержит: подложку, имеющую трехмерную структуру и образованную монолитным керамическим пористым телом, в котором выполнены пути для циркуляции фильтруемой текучей среды и разделительный фильтрующий слой, нанесенный на стенку циркуляционных путей, в котором трехмерную структуру подложки получают посредством аддитивной технологии, согласно которой трехмерную структуру подложки рассекают на участки при помощи программы компьютерного проектирования, при этом указанные участки создают поочередно в форме элементарных пластов, расположенных друг над другом и последовательно связанных между собой, при помощи повторения следующих двух этапов, на которых: а) наносят однородный сплошной слой порошка постоянной толщины, предназначенного для формирования керамического пористого тела на площади, превышающей рисунок сечения указанного формируемого пористого тела на уровне пласта; b) в соответствии с рисунком, определенным для каждого пласта, локально уплотняют часть нанесенного материала для создания элементарного пласта, при этом указанные два этапа повторяют для того, чтобы при каждом повторении одновременно связывать сформированный таким образом элементарный пласт с предыдущим пластом, постепенно наращивая требуемую трехмерную форму.

Изобретение относится к трубчатым мембранам. Трубчатая мембрана, содержащая: трубчатую подложку, изготовленную из одной или более гибких лент пористого подложечного материала, спирально намотанных в виде трубки с перекрывающими друг друга краями ленты, которые скреплены друг с другом, и полупроницаемый мембранный слой, изготовленный из мембранообразующего материала на внутренней стенке трубчатой подложки, при этом на указанной внутренней стенке трубчатой подложки имеется по меньшей мере один выступающий внутрь спиральный гребень, который покрыт мембранным слоем или образует часть этого слоя.

Изобретение относится к области биохимии. Предложен способ выделения водного раствора глюканов из содержащего глюканы и биомассу водного ферментационного бульона на фильтрационной установке.
Изобретение относится к области фильтрации. Способ получения трубчатого фильтрующего элемента с фторопластовой мембраной включает растворение фторопласта в легколетучем растворителе, смешение полученного раствора с порообразователем с получением рабочего раствора, нанесением его на внутреннюю поверхность открытопористой трубки, испарение растворителя, приводящее к отверждению фторопласта с образованием полупроницаемой мембраны.

Изобретение относится к аппаратам для концентрирования растворов методом ультрафильтрации, обратного осмоса. Трубчатый мембранный аппарат, к торцевой части которого крепится устройство для отвода поляризационного слоя, выполненное в виде полого конуса, отличающийся тем, что в устройстве коаксиально с ним установлен дополнительный полый конус, создающий щелевой канал, сужающийся по длине отводимого поляризационного слоя.

Изобретение относится к устройствам для очистки жидкостей и газов, например, в сельском хозяйстве, медицинской, пищевой и микробиологической отраслях промышленности, а также может быть использовано для разделения и концентрирования технологических растворов, водоподготовки, очистки сточных вод других производств.

Изобретение касается фильтрующих элементов из материала, проницаемого для пермеата, имеющих некоторое количество продольных каналов с поперечным сечением, которое представляет собой сегмент вращательно-симметричной или зеркально-симметричной поверхности. Фильтрующие элементы могут быть соединены в блок из фильтрующих элементов. Фильтрующие элементы или блок из фильтрующих элементов могут быть применены в фильтрующем устройстве для очистки или разделения среды. Уплотнения блока из фильтрующих элементов иили фильтрующего устройства могут быть образованы слоем заливки, отдельными уплотнениями, форма которых отличается от круглого кольца, или уплотнительными элементами, имеющими перемычки и проемы. Изобретение позволяет повысить производительность фильтрации. 4 н. и 8 з.п. ф-лы, 11 ил.

Наверх