WO1998036824A1

WO1998036824A1 - Cross-flow filtration device for liquids

Info

Publication number: WO1998036824A1
Application number: PCT/EP1998/001017
Authority: WO
Inventors: Gerhard LÜTTICH; Ina Gehrhardt
Original assignee: NUNNER GmbH
Current assignee: NUNNER GmbH
Priority date: 1997-02-21
Filing date: 1998-02-23
Publication date: 1998-08-27
Anticipated expiration: 1999-08-21

Abstract

A cross-flow filtration device for liquids has several rod-shaped, semipermeable ceramic filter elements crossed in the longitudinal direction by retentate channels (90). All filter elements (5) are arranged in a common permeate chamber in fluid communication with a back-flushing device (19).

Description

Beschreibung description

Vorrichtung zur Querstromfiltration von FlüssigkeitenDevice for cross-flow filtration of liquids

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Querstromfiltration von Flüssigkeiten. Unter einer Querstrom- oder Cross-Flow-Filtration versteht man ein Filtrationsverfahren, bei dem im Gegensatz zu einer statischen Filtration die zu filtrierende bzw. zu reinigende Flüssigkeit parallel zu einer semipermeablen Filterfläche in Kreislauf geführt wird. Die Filterfläche wird von den Innenflächen ein mehrerer keramisches, semipermeables und im wesentlichen zylinder- bzw. stabförmiges Filterelement gebildet, dessen Wand se- mipermeabel ist. Die Filterelemente bestehen beispielsweise aus Aluminiumoxid oder Siliciumcarbid. Der Anteil der Flüssigkeit, der die semipermeablen Filterelemente in Radialrichtung durchdringt, wird als Permeat bezeichnet. Bei einer wässrigen Suspension oder Lösung werden solche Filterelemente eingesetzt, die praktisch nur Wassermoleküle passieren lassen. Auf diese Weise kann als Permeat gereinigtes Wasser oder als Retentat eine aufkonzentrierte Lösung oder Suspension erhalten werden.The invention relates to a device for cross-flow filtration of liquids. Cross-flow or cross-flow filtration is a filtration process in which, in contrast to static filtration, the liquid to be filtered or cleaned is circulated parallel to a semi-permeable filter surface. The filter surface is formed by the inner surfaces of a plurality of ceramic, semipermeable and essentially cylindrical or rod-shaped filter elements, the wall of which is semipermeable. The filter elements consist, for example, of aluminum oxide or silicon carbide. The proportion of liquid that penetrates the semi-permeable filter elements in the radial direction is referred to as permeate. In the case of an aqueous suspension or solution, filter elements are used which practically only allow water molecules to pass through. In this way, a concentrated solution or suspension can be obtained as permeate purified water or as retentate.

In der Regel werden mehrere Filterelemente zu parallelen Bündeln zusammengefaßt, wobei sich der einem solchen Bündel oder Filtermodul zugeführte Flüssigkeitsstrom sich in mehrere den einzelnen Filterelementen zugeordnete parallele Teilströme aufteilt. Auf diese Weise wird die insgesamt zur Verfügung stehende Filterfläche vergrößert, ohne daß dabei, wie dies etwa bei einer Hintereinanderschaltung von einzelnen Filterelementen der Fall wäre, der Druckverlust untragbar hoch wäre.As a rule, several filter elements are combined to form parallel bundles, the liquid flow supplied to such a bundle or filter module being divided into several parallel partial flows assigned to the individual filter elements. In this way, the total filter area available is increased without the pressure loss being prohibitively high, as would be the case, for example, if individual filter elements were connected in series.

Je nach Art der zu reinigenden Flüssigkeit setzen sich die Innenwände der Filterelemente mehr oder weniger schnell mit den zurückgehaltenen Stoffen zu und müssen daher von Zeit zu Zeit gereinigt werden. In EP 0 394 532 A1 ist eine Vorrichtung zum Filtrieren von Flüssigkeiten beschrieben, bei der mehrere jeweils in von einem eignen Behälter umschlossene Filtermodule in Strömungsrichtung gesehen hintereinander angeordnet sind. Weiterhin ist eine Rückspül- bzw. Rückpulsvorrichtung vorhanden. Jede der hintereinander geschalteten Behälter ist über eine separate Leitung, in die ein Sperrventil eingebaut ist, mit einer Hauptzufuhrleitung verbunden.Depending on the type of liquid to be cleaned, the inner walls of the filter elements clog more or less quickly with the retained substances and must therefore be cleaned from time to time. EP 0 394 532 A1 describes a device for filtering liquids, in which a plurality of filter modules, each of which is enclosed in its own container, are arranged one behind the other in the flow direction. There is also a backwashing or backwashing device. Each the cascade-connected container is connected to a main supply line via a separate line in which a check valve is installed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei der der gerätetechnische Aufwand für die Rückpulsvorrichtung verringert ist.The invention is based on the object of proposing a device of the type mentioned at the outset in which the outlay on equipment for the rewinding device is reduced.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Danach sind sämtliche Filterelemente bzw. Filtermodule der Vorrichtung in einem gemeinsamen Permeatraum angeordnet, der - über eine einzige Leitung mit gegebenenfalls eingebautem Sperrventil - mit einer Rückpulsvorrichtung fluidisch verbunden ist. Während bei der bekannten Vorrichtung eine Vielzahl von separaten Permeat- behältern und eine Vielzahl von Leitungen und Sperrventilen notwendig ist, ist erfindungsgemäß der gerätetechnische Aufwand erheblich verringert. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß bei Wartungsarbeiten oder gründlichen Reinigungsarbeiten an den Filterelementen nur jeweils ein einziger Behälter geöffnet werden muß. Weiterhin ist bei einer automatischen Steuerung der Vorrichtung in gleichem Maße der steuerungstechnischen Aufwand für den Betrieb der Rückpulsvorrichtung reduziert.This object is achieved by a device with the features of claim 1. Thereafter, all filter elements or filter modules of the device are arranged in a common permeate space, which - via a single line with a built-in check valve if necessary - is fluidly connected to a back-pulse device. While in the known device a large number of separate permeate containers and a large number of lines and shut-off valves are necessary, the expenditure on equipment in accordance with the invention is considerably reduced. Another advantage is that only one container has to be opened for maintenance work or thorough cleaning work on the filter elements. Furthermore, with automatic control of the device, the control outlay for the operation of the back-pulse device is reduced to the same extent.

Eine bevorzugte, weil raumsparende, Anordnung der Filterelemente ist in Anspruch 2 genannt. Die Filterelemente sind in mehreren Filtermodulen gruppiert. Die Filterelemente eines Filtermoduls sind dabei im wesentlichen parallel nebeneinander angeordnet und strömungsmäßig parallel geschaltet. Mehrere Filtermodule sind wiederum hintereinander angeordnet bzw. in Reihe geschaltet. Besonders raumsparend ist die in An- spruch 3 angegebene Anordnung der Filtermodule.A preferred, because space-saving, arrangement of the filter elements is mentioned in claim 2. The filter elements are grouped into several filter modules. The filter elements of a filter module are arranged essentially parallel to one another and connected in parallel in terms of flow. Several filter modules are in turn arranged one behind the other or connected in series. The arrangement of the filter modules specified in claim 3 is particularly space-saving.

Eine vorteilhafte Lagerung der Filterelemente ist in Anspruch 4 genannt. Die verwendete Vierlippendichtung hat den Vorteil, daß die bei keramischen Filterelementen häufig auftretenden hohen Fertigungstoleranzen besser ausgeglichen werden können, als dies bei O-Ringen der Fall ist. Die im wesentlichen quadratische oder auch rechteckige Vierlippendichtung liegt mit zwei Dichtungslippen an dem Umfang der Filterelemente an. Es ist leicht einsehbar, daß ein gegenüber dem Sollmaß vergrößerter Durchmesser eines Filterelementes ohne wesentliche Erhöhung der den Umfang des Filterelements beaufschlagenden Flächenpressung ausgeglichen werden kann. In den zwischen dem Filterelement und der Trägerplatte vorhandenen Radialspalt dringt unter Druck stehende Retentatflüssigkeit ein, und verformt dabei die Vierlippendichtung elastisch bzw. drückt die von ihr beaufschlagte Dichtlippe an die Umfangsfläche des Filterelementes an.An advantageous storage of the filter elements is mentioned in claim 4. The four-lip seal used has the advantage that the high manufacturing tolerances that often occur with ceramic filter elements can be compensated better than is the case with O-rings. The essentially square or also rectangular four-lip seal lies with two sealing lips on the circumference of the filter elements on. It is easy to see that a diameter of a filter element which is larger than the nominal size can be compensated for without a substantial increase in the surface pressure acting on the circumference of the filter element. Retentate liquid under pressure penetrates into the radial gap between the filter element and the carrier plate, and in doing so deforms the four-lip seal elastically or presses the sealing lip which it presses against the peripheral surface of the filter element.

Eine besonders vorteilhafte und für sich gesehen erfinderische Ausgestaltung ist in Anspruch 5 angegeben. Die Trägerplatte ist danach eine Kunststoffplatte, die beidseitig mit einer Verstärkungsplatte aus einem metallischen Werkstoff, vorzugsweise aus Stahl oder Edelstahl, beschichtet ist. Zunächst ist damit eine erhebliche Gewichtseinsparung verbunden. Die mechanische Stabilität der vorgeschlagenen „Sandwichplatte" ist dabei für den vorgesehenen Zweck völlig ausreichend. Weiterhin ergibt sich aus dieser Gestaltung eine Vereinfachung der Herstellung der Trägerplatte. Während bei einer vollständig aus Metall bestehenden Trägerplatte die zur Lagerung der Filterelemente notwendigen Aufnahmeöffnungen auf fertigungstechnisch aufwendige Weise in das Vollmaterial der Trägerplatte gebohrt werden müßten, kann dies bei einer Kunststoffplatte während ihrer Herstellung im Spritzgußverfahren auf weniger aufwendige Weise erfolgen. Es ist zwar denkbar, als Trägerplatte eine Metall-Gußplatte einzusetzen, bei der die genannten Aufnahmeöffnungen ebenfalls von vornherein schon vorgesehen sind. Ein solches Metallgußverfahren ist aber schon deswegen aufwendiger, weil praktisch für jeden Guß eine neue Form angefertigt werden muß. Außerdem müßten die Wände der Aufnahmeöffnungen nachbearbeitet werden.A particularly advantageous and in itself inventive embodiment is specified in claim 5. The carrier plate is then a plastic plate, which is coated on both sides with a reinforcing plate made of a metallic material, preferably made of steel or stainless steel. First of all, this entails considerable weight savings. The mechanical stability of the proposed “sandwich plate” is completely sufficient for the intended purpose. Furthermore, this design simplifies the manufacture of the carrier plate. While in the case of a carrier plate made entirely of metal, the receiving openings necessary for storing the filter elements are produced in a technically complex manner the solid material of the carrier plate would have to be drilled, this can be done in a plastic plate during its production in an injection molding process in a less complex manner. It is conceivable to use a cast metal plate as carrier plate, in which the receiving openings mentioned are also provided from the outset However, such a metal casting process is more complex, because a new mold has to be made for practically every casting, and the walls of the receiving openings would also have to be reworked.

Die Trägerplatten sind vorzugsweise mittels im wesentlich parallel zu den Filterelementen verlaufenden Distanzstreben aneinander fixiert (Ansprüche 7 und 8). Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 9 - 15 genannt, insbesondere ist durch die Ausgestaltung nach Anspruch 14 gewährleistet, daß sich im Permeatraum kein Luftpolster ansammelt, das im Falle der Rückpulsation den Druckaufbau im Permeatraum verhindern oder zumindest behindern würde. In den Ansprüchen 10 - 12 ist eine vorteilhafte Möglichkeit zur Bildung eines die Retentatkanäle zweier in Strömungsrichtung hintereinander geschalteter vebindenden Verbindungskanales angegeben, wobei dieser Kanal zudem stömungsgünstig gestaltet ist.The carrier plates are preferably fixed to one another by means of spacer struts which run essentially parallel to the filter elements (claims 7 and 8). Further advantageous refinements are mentioned in claims 9-15, in particular the refinement according to claim 14 ensures that no air cushion accumulates in the permeate space, which would prevent or at least impede the build-up of pressure in the permeate space in the event of back-pulsation. In claims 10-12 an advantageous possibility of forming a connecting channel connecting the retentate channels of two connecting channels connected one behind the other in the direction of flow, said channel also being designed to be streamlined.

Die Erfindung wird nun anhand eines in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:The invention will now be explained in more detail with reference to an embodiment shown in the accompanying drawings. Show it:

Fig.1 Ein Funktionsdiagramm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,1 shows a functional diagram of a device according to the invention,

Fig.2 eine Vorrichtung mit einem zwei Filtermodule enthaltenden2 shows a device with a two filter modules

Permeatraum in Längsschnittdarstellung,Longitudinal section of permeate,

Fig.3 einen Querschnitt längs der Linie Ill-Ill in Fig.2 und3 shows a cross section along the line III-III in FIG. 2 and

Fig.4 einen in Fig.2 mit IV bezeichneten Detailausschnitt in vergrößerter Darstellung.4 shows a detail section designated IV in FIG. 2 in an enlarged representation.

Anhand Fig.1 wird der grundsätzliche Aufbau und die Funktionsweise einer erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert. In einem von einem Permeatbehälter 1 umschlossenen Permeatraum 2 sind zwei Filtermodule 3,4 nebeneinander angeordnet. Die Filtermodule umfassen jeweils mehrere Filterelemente, die parallel nebeneinander angeordnet und - strömungsmäßig gesehen - parallel geschaltet sind. In der schematischen Darstellung nach Fig.1 umfassen die Filtermodule 3,4 aus Vereinfachungsgründen nur zwei Filterelemente 5. Die zu filtrierende Flüssigkeit bzw. das Retentat wird im Kreislauf geführt und strömt, angetrieben von einer Pumpe 6 mehrfach durch die Filterelemente 5 hindurch. Der die Pumpe 6 verlassende Flüssigkeitsstrom wird entsprechend der Anzahl der Filterelemente 5 eines Filtermoduls in Teilströme 7,8 aufgeteilt. An der Ausgangsseite eines Filtermoduls werden die Teilströme 7,8 wieder zusammengefaßt und über einen Verbindundungskanal 9 zu dem in Strömungsrichtung 10 nachfolgenden Filtermodul weitergeleitet. An dessen Eingangsseite erfolgt wiederum eine Aufzweigung in Teilströme T und 8' und ausgangsseitig eine Zusammenfassung der Teilströme in einem Abführkanal 11. In dem genannten Retentatkreislauf ist ein Vorratsbehälter 12 eingeschaltet. Das die Filterelemente im wesentlichen in Radialrichtung durchdringende Permeat wird über eine Permeatleitung 15 laufend abgezogen und beispielsweise in einen Sammelbehälter 16 geleitet. Die in den Permeatraum 2 übergetretene, aus dem Retentatstrom abgeschiedene Permeatmenge wird aus einem Behälter 17 über eine motorisch getriebene Nachfüllpumpe 18 stetig ersetzt. Die Permeatleitung 15 zweigt an einer möglichst weit oben am Permeatbehälter liegenden Stelle ab, um die Ansammlung eines Gas-Luftgemischpolsters im Behälter zu verhindern. Zur Reinigung der Filtermodule ist mit dem die Filtermodule beinhaltenden gemeinsamen Permeatraum eine Rückpulsvorrichtung 19 verbunden. Diese umfaßt im wesentlichen eine Pumpe 20, die über eine Rückpulsleitung 21 beispielsweise Retentat aus dem Sammelbehälter 16 mit großem Druck, vorzugsweise unter Pulsationen und in Intervallen in den Permeatraum 2 fördert. Das Retentat durchdringt die Filterelemente und löst Feststoffansammlungen von den Wandungen der Retentatkanäle ab. Eine Vorrichtung der beschriebenen Art läßt sich beispielsweise für die Abwasserreinigung oder zur Herstellung von Fruchsaftkonzentraten etc. verwenden.The basic structure and the mode of operation of a device according to the invention are explained with reference to FIG. Two filter modules 3, 4 are arranged next to one another in a permeate space 2 enclosed by a permeate container 1. The filter modules each comprise a plurality of filter elements which are arranged in parallel next to one another and, viewed in terms of flow, are connected in parallel. In the schematic representation according to FIG. 1, the filter modules 3, 4 comprise only two filter elements 5 for reasons of simplification. The liquid to be filtered or the retentate is circulated and flows, driven by a pump 6, several times through the filter elements 5. The liquid flow leaving the pump 6 is divided into partial flows 7, 8 according to the number of filter elements 5 of a filter module. At the output side of a filter module, the partial flows 7, 8 are combined again and forwarded via a connecting channel 9 to the filter module following in the flow direction 10. On the input side there is again a branching into partial streams T and 8 'and on the output side a combination of the partial streams in a discharge channel 11. A reservoir 12 is switched on in the retentate circuit mentioned. That which penetrates the filter elements essentially in the radial direction Permeate is continuously drawn off via a permeate line 15 and, for example, passed into a collecting container 16. The permeate quantity which has passed into the permeate space 2 and is separated from the retentate stream is continuously replaced from a container 17 by a motor-driven refill pump 18. The permeate line 15 branches off at a point as high as possible on the permeate container in order to prevent the accumulation of a gas-air mixture cushion in the container. To clean the filter modules, a back pulse device 19 is connected to the common permeate space containing the filter modules. This essentially comprises a pump 20 which conveys, for example, retentate from the collecting container 16 at high pressure, preferably under pulsations and at intervals, into the permeate space 2 via a back pulse line 21. The retentate penetrates the filter elements and detaches solids from the walls of the retentate channels. A device of the type described can be used, for example, for wastewater treatment or for the production of fruit juice concentrates etc.

In Fig.2 ist eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Längsschnittdarstellung gezeigt, in deren Permeatraum 2 ebenfalls zwei Filtermodule 3a und 4a angeordnet sind. Jedes Filtermodul umfaßt, z. B. acht Filterelemente 5, die in einem im Querschnitt kreisförmigen, in Umfangsrichtung von einem im wesentli- chen rohrabschnittförmigen Permeatbehälter 1a umgrenzt ist. Das Filtermodul 3a ist in der einen Hälfte 23 und das Filtermodul 4a in der anderen Hälfte 24 des Permeat- raums 2 bzw. des Permeatbehälters 22 angeordnet (siehe Fig.3). Die Filterelemente 5 der Filtermodule 3a,4a sind in zwei zum Durchmesser 25 des Permeatbehälters parallelen und mit Abstand zueinander angeordneten Reihen 26,27 gruppiert, wobei die dem Durchmesser 25 nahe Reihe 26 vier Filterelemente und die weiter davon entfernte Reihe 27 drei Filterelemente umfaßt.2 shows a preferred embodiment of a device according to the invention in a longitudinal sectional view, in the permeate space 2 of which two filter modules 3a and 4a are also arranged. Each filter module includes, e.g. B. eight filter elements 5, which is bounded in a circular cross-section, in the circumferential direction by an essentially tubular section-shaped permeate container 1a. The filter module 3a is arranged in one half 23 and the filter module 4a in the other half 24 of the permeate space 2 or the permeate container 22 (see FIG. 3). The filter elements 5 of the filter modules 3a, 4a are grouped into two rows 26, 27 which are parallel to the diameter 25 of the permeate container and spaced from one another, the row 26 close to the diameter 25 comprising four filter elements and the row 27 further away comprising three filter elements.

Die Filterelemente 5 liegen mit ihren Endbereichen jeweils in einer eine Trägerplatte 29 durchsetzenden Aufnahmeöffnung 28 ein. Die Trägerplatte besteht im wesentlichen aus einer Kunststoffplatte 33, die beidseitig mit je einer Verstärkungsplatte 34,35 mit koaxial zu den Aufnahmeöffnungen angeordneten Durchgangsöffnungen 28a belegt ist. Die Trägerplatten 29,29a sind über Distanzstreben 36 miteinander verbunden. Die Distanzstreben 36 verlaufen im wesentlichen parallel zu den Filterelementen 5 und weisen an ihren Endbereichen jeweils ein in ihre Stirnseite ausmündendes Innengewinde auf, in das eine eine Durchgangsbohrung 37 der Trägerplatte 29,29a durchgreifende Befestigungsschraube 38 eingeschraubt ist. In der Wand der Durchgangsbohrung 37 ist eine Radialnut vorhanden, in der ein Dichtungsring 39 einliegt. Der Permeatbehälter 1a weist zwei endständige Befestigungsflansche 42,43 auf, die sich von dessen Umfangsfläche radial nach außen erstrecken. Die Befestigungsflansche 42,43 sind von mehreren Fixierbohrungen 44 durchsetzt. Auf dem Befestigungsflansch 42 liegt unter Zwischenlage einer Dichtung 45 ein kuppeiförmiger Deckel 46 mit einem sich ebenfalls radial nach außen erstreckenden Gegenflansch 47 auf, der wiederum von mehreren Fixierbohrungen 48 durchsetzt ist, die koaxial zu den Fixierbohrungen 44 des Befestigungsflansches 42 angeordnet sind. Innerhalb des Deckels 46 ist eine keilförmige nach unten verjüngende Trennwand 49 angeordnet, die mit ihrem unteren Ende auf der Trägerplatte 29 aufliegt, und die mit Axialabstand vor der oberen Deckelwand 50 endet. Die Trennwand 49 erstreckt sich längs der Durchmesserlinie 25 (Fig.3) und grenzt an die Seitenwand 51 des Deckels 46 an. Auf diese Weise wird ein Verbindungskanal 52 gebildet, der die Filterelemente des Filtermoduls 3a mit den Filterelementen des Filtermoduls 4a fluidisch verbindet. Die Seitenwand 51 des Deckels 46 ist konusförmig und verjüngt zur oberen Deckelwand 50 hin. Die Stärke der Trennwand 49 nimmt von ihrem Freiende zur Trägerplatte 29 hin stetig ab. Der im Querschnitt gesehen U-förmige Verbindungskanal 52 weist somit zwei strömungsgünstig geformte Schenkel 54,55 auf. Der Schenkel 54 verengt sich - ausgehend von seinem Schenkelende - in Strömungsrichtung 10, wogegen sich der Schenkel 55 etwa ab dem Freiende der Trennwand 49 in Strömungsrichtung gesehen etwa bis zur Trägerplatte 29 hin kontinuierlich erweitert. Der Keilwinkel α der Trennwand 49 und der Konuswinkel der Seitenwand 51 betragen jeweils maximal 14°. Die Trennwand 49 ist von z. B. drei Durchgangslöchern 56 durchsetzt, die koaxial zu den sich auf dem Durchmesser 25 verteilten Distanzstreben 36a, 36b und 36c angeordnet sind. In den Durchgangslöchern liegen Befestigungsschrauben 57 ein, deren Kopf 58 auf einer Radialschulter 59 des Durchgangsloches 56 aufliegt und die mit einem Gewinde in ein stirnseitiges Innengewinde einer Distanzstre- be 36a, 36b, 36c eingreifen. Die obere Trägerplatte 29 ist außerhalb des Permeatbehälters 22 angeordnet und grenzt mit ihrem Seitenrand dichtend an einer Dichtungswand 60 des Deckels 46 an. Eine solche Dichtungswand ließe sich an der Innenseite des rohrabschnittsförmigen Permeatbehälters schon allein aufgrund dessen hoher Fer- tigungstoleranzen schwieriger realisieren. Im Rand der Trägerplatte 29 ist eine umlaufende Nut angeordnet, in der ein Dichtring 61 einliegt.The end portions of the filter elements 5 each lie in a receiving opening 28 passing through a carrier plate 29. The carrier plate essentially consists of a plastic plate 33, which is covered on both sides with a reinforcing plate 34, 35 with through-openings 28a arranged coaxially to the receiving openings. The carrier plates 29, 29a are connected to one another via spacer struts 36. The spacer struts 36 run essentially parallel to the filter elements 5 and each have at their end regions an internal thread opening into their end face, into which a fastening screw 38 penetrating a through hole 37 of the carrier plate 29, 29a is screwed. In the wall of the through hole 37 there is a radial groove in which a sealing ring 39 lies. The permeate container 1 a has two terminal fastening flanges 42, 43 that extend radially outward from its peripheral surface. The fastening flanges 42, 43 are penetrated by a plurality of fixing bores 44. On the mounting flange 42, with the interposition of a seal 45, there is a dome-shaped cover 46 with a counter flange 47, which likewise extends radially outwards, and which in turn is penetrated by a plurality of fixing bores 48, which are arranged coaxially to the fixing bores 44 of the mounting flange 42. Arranged within the cover 46 is a wedge-shaped dividing wall 49 which tapers downwards and rests with its lower end on the carrier plate 29 and ends at an axial distance in front of the upper cover wall 50. The partition wall 49 extends along the diameter line 25 (FIG. 3) and adjoins the side wall 51 of the cover 46. In this way, a connection channel 52 is formed which fluidly connects the filter elements of the filter module 3a with the filter elements of the filter module 4a. The side wall 51 of the cover 46 is conical and tapers towards the upper cover wall 50. The thickness of the partition 49 steadily decreases from its free end to the support plate 29. The U-shaped connecting channel 52 seen in cross section thus has two aerodynamically shaped legs 54, 55. The leg 54 narrows - starting from its leg end - in the flow direction 10, whereas the leg 55 widens continuously from the free end of the dividing wall 49 in the flow direction, approximately up to the support plate 29. The wedge angle α of the partition wall 49 and the cone angle of the side wall 51 each amount to a maximum of 14 °. The partition 49 is of z. B. penetrates three through holes 56 which are arranged coaxially to the spacers 36a, 36b and 36c distributed on the diameter 25. Fastening screws 57 are located in the through holes, the head 58 of which rests on a radial shoulder 59 of the through hole 56 and which is threaded into an internal thread on the end face of a spacer intervene be 36a, 36b, 36c. The upper carrier plate 29 is arranged outside the permeate container 22 and adjoins with its side edge sealingly against a sealing wall 60 of the cover 46. Such a sealing wall would be more difficult to implement on the inside of the permeate section in the form of a tubular section, if only because of its high manufacturing tolerances. A circumferential groove is arranged in the edge of the carrier plate 29, in which a sealing ring 61 lies.

An das untere Ende des Permeatbehälters 23 ist ein als Standfuß 62 ausgebildeter Deckel angesetzt. Der Standfuß 62 ist im Grunde genommen ein Rohrabschnitt, der unterseits durch eine Fußplatte 63 abgeschlossen ist. Im Standfuß ist ein Zuführkanal 69 und ein Abführkanal 70 angeordnet.At the lower end of the permeate container 23, a cover designed as a base 62 is attached. The base 62 is basically a tube section which is closed on the underside by a base plate 63. A feed channel 69 and a discharge channel 70 are arranged in the base.

Der Standfuß 62 weist an seinem oberen Ende einen sich radial nach außen erstrek- kenden Gegenflansch 73 auf, mit dem er am Befestigungsflansch 43 des Permeatbe- hälters 1a fixiert ist. Der Gegenflansch 73 ist mit mehreren Durchgangsbohrungen 74 versehen, die koaxial zu den Fixierbohrungen 44 des Befestigungsflansches 43 angeordnet sind. Die Trägerplatte 29a erstreckt sich zwischen die Flansche 43 und 73 hinein.The base 62 has at its upper end a radially outwardly extending counter flange 73 with which it is fixed to the fastening flange 43 of the permeate container 1 a. The counter flange 73 is provided with a plurality of through bores 74 which are arranged coaxially with the fixing bores 44 of the fastening flange 43. The carrier plate 29a extends between the flanges 43 and 73.

Etwa in der Mitte des Permeatbehälters 1a ist ein Anschluß 76 angeordnet, der mit der Rückpulsvorrichtung 19 (Fig.1) verbindbar ist. Nahe dem Befestigungsflansch 42 ist ein Manometeranschluß 77 angeordnet. Ein vergleichbarer Anschluß 78 befindet sich nahe dem Befestigungsflansch 43. Dieser Anschluß dient zum Entleeren des Permeatrau- mes oder zum Ankoppeln eines Manometers. Am Scheitel des Deckels 46 ist ein ver- schließbarer Entlüftungsanschluß 79 angeformt. In der von dem Gegenflansch 47 und der Deckelwand gebildeten Hohlkehle ist ein Permeatanschluß 96 angeordnet, um das sich im Permeatraum 22 ansammelnde Permeat über einen Permeatauslaßkanal 98 (Fig.1) abziehen zu können. Sich im Permeatraum sammelnde Luft entweicht ebenfalls über den Permeatauslaßkanal 98. Zur Abdichtung der Endbereiche der Filterelemente 5 in den Aufnahmeöffnungen 28 liegt in einer umlaufenden Radialnut in deren Wandung eine ringförmige, im Querschnitt etwa quadratische Vierlippendichtung 84 auf. Die Dichtlippen 85 dieses Dichtringes weisen etwa - im Querschnitt gesehen - in die vier Ecken eines Quadrates und erstrecken sich somit etwa sternförmig voneinander weg. Zwei der Dichtlippen 85a, 85b liegen an der Umfangsfläche des Filterlements 5 an. Zwischen der Wand der Aufnahmeöffnung 28 und dem Filterelement 5 ist ein Radialspalt 81 angeordnet. Die anderen Dichtlippen 85c und 85d stützen sich an der Wandung der Aufnahmeöffnung 28 ab. In der außenseitigen Verstärkungsplatte 35 sind mehrere Durchgangsöffnungen 86 vorhanden, die koaxial zu den Aufnahmeöffnungen 28 der Kunststoffplatte 33 angeordnet sind. In den Radialspalt eingedrungenes, unter Druck stehendes Retentat beaufschlagt die Dichtlippe 85a und preßt diese in Pfeilrichtung 97 gegen das Filterelement.Approximately in the middle of the permeate container 1a there is a connection 76 which can be connected to the back pulse device 19 (FIG. 1). A pressure gauge connection 77 is arranged near the mounting flange 42. A comparable connection 78 is located near the mounting flange 43. This connection serves for emptying the permeate space or for coupling a pressure gauge. A closable vent connection 79 is formed on the apex of the cover 46. In the fillet formed by the counter flange 47 and the cover wall, a permeate connection 96 is arranged in order to be able to draw off the permeate accumulating in the permeate space 22 via a permeate outlet channel 98 (FIG. 1). Air collecting in the permeate space also escapes via the permeate outlet channel 98. In order to seal the end regions of the filter elements 5 in the receiving openings 28, an annular, four-lip seal 84 with an approximately square cross section lies in a circumferential radial groove in the wall thereof. The sealing lips 85 of this sealing ring point approximately — seen in cross-section — into the four corners of a square and thus extend away from one another approximately in a star shape. Two of the sealing lips 85a, 85b rest on the peripheral surface of the filter element 5. A radial gap 81 is arranged between the wall of the receiving opening 28 and the filter element 5. The other sealing lips 85c and 85d are supported on the wall of the receiving opening 28. In the reinforcing plate 35 on the outside there are a plurality of through openings 86 which are arranged coaxially with the receiving openings 28 of the plastic plate 33. Retentate which has penetrated into the radial gap and is under pressure acts on the sealing lip 85a and presses it in the direction of arrow 97 against the filter element.

Die Filterelemente 5 sind etwa stangenförmige Keramikkörper mit etwa kreisrundem Querschnitt. Sie sind in Längsrichtung von mehreren parallel und mit Radialabstand zueinander angeordneten Retentatkanälen 90 durchsetzt (Fig.3). Im Bereich der Wandung 91 der Retentatkanäle ist das keramische Material verdichtet bzw. weist eine die Semipermeabilität der Filterelemente gewährleistende Mikroporosität auf. Das restliche Keramikmaterial der Filterlemente 5 weist dagegen größere Poren auf. Die mikroporöse Wandung 91 der Retentatkanäle 90 bildet quasi eine semipermeable Membran, die die aus der Flüssigkeit herauszufilternden Bestandteile, etwa Schmutzpartikel von Abwasser oder, bei entsprechender Auslegung, auch wesentlich kleinere Partikel, wie Keime oder dergleichen, zurückhält. The filter elements 5 are approximately rod-shaped ceramic bodies with an approximately circular cross section. They are penetrated in the longitudinal direction by a plurality of retentate channels 90 arranged in parallel and at a radial distance from one another (FIG. 3). In the area of the wall 91 of the retentate channels, the ceramic material is compressed or has a microporosity that ensures the semipermeability of the filter elements. The remaining ceramic material of the filter elements 5, however, has larger pores. The microporous wall 91 of the retentate channels 90 virtually forms a semipermeable membrane which retains the constituents to be filtered out of the liquid, for example dirt particles from waste water or, if appropriately designed, also substantially smaller particles, such as germs or the like.

Bezugszeichenliste 34 VerstärkungsplatteREFERENCE SIGNS LIST 34 reinforcing plate

35 Verstärkungsplatte35 reinforcement plate

36 Distanzstrebe36 spacer

Permeatbehälter 37 DurchgangsbohrungPermeate tank 37 through hole

Permeatraum 38 BefestigungsschraubePermeatraum 38 fastening screw

Filtermodul 39 DichtringFilter module 39 sealing ring

Filtermodul 42 BefestigungsflanschFilter module 42 mounting flange

Filterelement 43 BefestigungsflanschFilter element 43 mounting flange

Pumpe 44 FixierbohrungPump 44 fixing hole

Teilstrom 45 DichtungPartial flow 45 seal

Teilstrom 46 DeckelPartial stream 46 cover

Verbindungskanal 47 GegenflanschConnection channel 47 counter flange

Strömungsrichtung 48 FixierbohrungFlow direction 48 fixing hole

Abführkanal 49 TrennwandDischarge channel 49 partition

Vorratsbehälter 50 DeckelwandStorage container 50 cover wall

Permeatleitung 51 SeitenwandPermeate line 51 side wall

Sammelbehälter 52 VerbindungskanalCollection container 52 connecting channel

Behälter 53 MittellängsachseContainer 53 central longitudinal axis

Nachfüllpumpe 54 SchenkelRefill pump 54 legs

Rückpulsvorrichtung 55 SchenkelBack pulse device 55 legs

Pumpe 56 DurchgangslochPump 56 through hole

Rückpulsleitung 57 BefestigungsschraubeBack pulse line 57 fastening screw

Hälfte 58 KopfHalf 58 head

Hälfte 59 RadialschulterHalf 59 radial shoulder

Durchmesser 60 DichtungswandDiameter 60 sealing wall

Reihe 61 DichtringRow 61 sealing ring

Reihe 62 StandfußRow 62 pedestal

Aufnahmeöffnung 63 FußplatteReceiving opening 63 footplate

Durchgangsöffnung 69 ZuführkanalThrough opening 69 feed channel

Trägerplatte 70 AbführkanalCarrier plate 70 discharge channel

Kunststoffplatte 71 Durchgangsbohrung 72 BefestigungsschraubePlastic plate 71 through hole 72 fastening screw

73 Gegenflansch73 counter flange

74 Durchgangsbohrung74 through hole

75 Dichtung75 seal

76 Anschluß76 connection

77 Manometeranschluß77 pressure gauge connection

78 Anschluß78 connection

79 Entlüftungsanschluß79 Vent connection

81 Radialspalt81 radial gap

84 Vierlippendichtung84 four-lip seal

85 Dichtlippe85 sealing lip

90 Retentatkanal90 retentate channel

91 Wandung91 wall

92 Durchgangsöffnung92 through opening

93 Befestigungsschraube93 fastening screw

94 Zugangsöffnung94 access opening

95 Schraube95 screw

96 Permeatanschluß96 permeate connection

97 Pfeilrichtung97 arrow direction

98 Permeatauslaßkanal 98 permeate outlet channel

Claims

Expectations

1. Device for cross-flow filtration of liquids with a plurality of essentially s rod-shaped or cylindrical, one or more retentate channels (90) penetrated by semi-permeable filter elements (5), characterized in that all filter elements (5) of the device in a common permeate space (2nd ) are arranged, which is fluidically connected to a back pulse device (19).

2. Device according to claim 1, characterized in that the filter elements (5) are grouped into a plurality of filter modules (3a, 4a), s - the filter elements (5) of a filter module being arranged essentially parallel to one another and - with a view to a through-flow a liquid or a retentate - are connected in parallel and

- The filter modules are arranged one behind the other in terms of flow or are connected in series.

20th

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the filter modules (3a, 4a) are arranged side by side, their filter elements (5) being aligned parallel to one another.

25

Apparatus according to claim 3, characterized in that the end regions of the filter elements (5), while maintaining a radial gap (81), each lie in a receiving opening (28) which is transverse to the

30 extend through the longitudinal axis of the filter elements (5), the retentate channels (90) to the permeate space (2) sealing towards the support plate, with the Ra- dialspalt (81) by an effective between the wall of the receiving opening (28) and the peripheral surface of the filter elements (5), in cross-section essentially square or rectangular four-lip seal (84) is sealed.

5. Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that the carrier plate (29,29a) is designed as a sandwich plate, a plastic plate (33) on both sides with a reinforcing plate (34,35) made of a metallic material, in particular stainless steel , is occupied.

6. The device according to claim 5, characterized in that the plastic plate (33) is an injection molded part.

7. Device according to one of claims 4-6, characterized in that the carrier plates (29, 29a) are fixed to one another by means of spacer struts (36) running essentially parallel to the filter elements (5).

8. The device according to claim 11, characterized in that the spacer struts (36) with a through opening (37) of the support plate (29, 29a) penetrating from the outside thereof and with an end internal thread of the spacer struts (36) cooperating fastening screw ( 38) are fixed to the carrier plate, a sealing ring (39) interacting with the fastening screw (38) being embedded in the wall of the through opening (37).

9. Device according to one of claims 1-8, characterized in that the permeate space (2) bounding the permeate space (2) in the circumferential direction is formed by a tube section of oval or round cross-sectional shape, which has terminal mounting flanges (42, 43) which extend radially outward from its circumferential surface and are penetrated by fixing bores (44).

10. The device according to claim 9, characterized in that an essentially dome-shaped cover (46) is fixed to the one fastening flange (42), said cover (46) being at least one of the retentate channels (90) of two filter modules (3a, 4a) connected in series in the flow direction. connect to each other connecting channel (52) comprises, the connecting channel is formed by the wall of the lid (46) and a partition (49) which extends transversely through the lid and adjoins the side wall (51), the partition on the one hand with the Carrier plate (29) seals and ends on the other hand at a distance from the upper cover wall (50).

11. The device according to claim 10, characterized in that the partition (49) tapers towards the support plate (29) and that the side wall (51) tapers conically towards the upper cover wall (50).

12. The apparatus according to claim 11, characterized by a wedge angle of the partition (49) and a cone angle β of the side wall (51) of a maximum of 14 °.

13. Device according to one of claims 9 - 12, characterized in that on the other mounting flange (43) a substantially tubular section-shaped stand (62) is fixed, which comprises a feed channel (69) and a discharge channel (70), wherein the feed channel (69) with the first filter module (3a) and the Discharge channel (70) with the last filter module (4a) which is arranged in the permeate space (22) filter modules - each seen in the direction of flow - is connected.

14. Device according to one of claims 1-13, characterized in that a permeate outlet channel (98) opens out from the highest point of the permeate space (2).

15. Device according to one of claims 1-14, characterized by a vertical alignment of the filter modules (3a, 4a) or the filter elements (5).