DE3341262A1

DE3341262A1 - Stacked separation element made of layered sections for treating fluids

Info

Publication number: DE3341262A1
Application number: DE19833341262
Authority: DE
Inventors: Ulrich 3400 Göttingen Grummert; Hans Weddo 3414 Hardegsen Schmidt
Original assignee: Sartorius AG
Current assignee: Sartorius AG
Priority date: 1983-11-15
Filing date: 1983-11-15
Publication date: 1985-05-23

Abstract

In a stacked separation element for fluids made of layered sections (M, 5) of a flat, selectively permeable separation medium (M) and flat spacers (5) having a draining action and having shaft-like, aligned through-holes (1, 2, 1') arranged at right angles to the stacking plane and layer plane, some of which through-holes, to divide the flow of the fluids (F1, F1', F2), are surrounded by seals (3, 4) and the outer edges of the spacers (5) are surrounded by seals (4), the spacers (5) are formed by a mesh made of essentially incompressible wires and the seals (3, 4) are composed of a permanently elastic sealing mass filling the open spaces of the mesh (5) in the regions to be sealed, the sealing mass, on both sides over a large area, standing proud of the plane of the particular incompressible spacer (5) in such a manner that the total compressibility of the seal (3, 4) is determined only by the thickness of the projecting layer. The sections (M, 6, 7) have the cross-sectional shape of a double trapezoid, the base sides of which abut one another and have, in their common baseline, a plurality of through-holes (1) for the fluid (F1) to be treated and, on their opposing narrow sides, have alternating adjacent through-holes (1', 2) for the retentate (F1') and the permeate (F2). <IMAGE>

Description

Beschreibungdescription

Die Erfindung betrifft ein stapelförmiges Trennelement für Fluide nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches, wie es durch den Stand der Technik nach der DE-OS 31 27 548, DE-OS 29 20 253 und US-PS 4 261 834 bekannt ist. Im ersten Falle werden inkompressible Trägerplatten mit Kanalrillen und Durchbrechungen für die Strömungsfuhrung mit einem Trennelement in Form einer mikroporösen Membran abgedeckt und randseitig gedichtet und eine Vielzahl solcher Einzeltrennelemente werden zu einem Stapel vormontiert und in kommunizierende Dichtungsrillen und Kanäle wird ein fließfähiges Dichtungsmittel eingepreßt, welches in dem zusammengepreßten Stapel aushärtet und damit diese einzelnen Platten zu einer fest verbundenen Kassette vereint. Die Spalthöhe zwischen benachbarten Membranen, die den Fluidspalt für die zu behandelnde Trübe bestimmt, kann aufgrund der Plattenkonstruktion und der von den Plattenrändern gebildeten festen Anschläge nachträglich nicht mehr verändert werden. Die Kassette ist insgesamt inkompressibel und wird zwischen Gehäuseplatten mit Hauptanschlüssen eingespannt. Eine Vielzahl von Spannbolzen muß mit Hilfe von Drehmomentenschlüsseln angezogen werden.The invention relates to a stack-shaped separating element for fluids according to the preamble of the main claim, as indicated by the prior art DE-OS 31 27 548, DE-OS 29 20 253 and US-PS 4,261,834 is known. In the first Case are incompressible carrier plates with channel grooves and openings for the flow guide covered with a separating element in the form of a microporous membrane and sealed at the edge and a large number of such individual separating elements become is pre-assembled in a stack and in communicating sealing grooves and channels a flowable sealant is injected into the compressed stack hardens and thus combines these individual plates into a firmly connected cassette. The gap height between adjacent membranes that form the fluid gap for the one to be treated Cloudy, may be due to the panel construction and the panel edges formed fixed stops cannot be changed afterwards. The cassette is totally incompressible and is placed between housing plates with main connections clamped. A large number of clamping bolts must be carried out using torque wrenches be attracted.

Mehrere Kassetten können in Reihe oder parallel geschaltet werden. Zwischen den einzelnen Kassetten sind sogenannte Maskendichtungen aus Silikon angeordnet. Fertigungstoleranzen in den Platten, die sich gegebenenfalls bei der Aufeinanderschichtung summieren können, können nur bedingt durch solche an den Endplatten angeordnete Maskendichtungen aus dauerelastischem Dichtungsmaterial ausgeglichen werden. Derartige Maskendichtungen aus Silikon oder Polyurethan sind nur begrenzt in der Lage, den von den Spannbolzen ausgehenden Preßdruck der beiden Gehäuseplatten an die einzelnen Kassetten und ihre Zwischenabdichtungen weiterzugeben. Als weiterer Nachteil ist anzusehen, daß einmal in der fest verbundenen Kassette vorhandene Undichtigkeiten aufgrund zu schlecht verteiltem, eingespritztem Dichtungsmaterial nicht mehr nachträglich durch ein stärkeres Zusammenpressen der gestapelten Stützplatten beseitigt werden kann. Derartige Fehler führen häufig zu Ausschuß Weiterhin ist es nach dem Stand der Technik gemäß DE-OS 29 20 253 bzw. US-PS 4,261,834 bekannt, anstelle von festen Stützplatten ein inkompressibles Gewebe zu verwenden, welches drainierende Eigenschaften hat. Um die einzelnen Strömungswege gegeneinander abzudichten, sind die Hohlräume des Gewebes in den abzudichtenden Bereichen mit einem inkompressiblen Kunstharz ausgefüllt, welches den gesamten Stapel aus abwechselnd aufgeschichteten Gewebeabschnitten und Membranabschnitten im Bereich der abzudichtenden Durchbrechungen und im gesamten Randbereich zu einer dauerhaften inkompressiblen kassettenförmigen Einheit verbindet. Auch dieses kassettenförmige Trennelement erhält bereits bei der Herstellung die fertige, inkompressible Ausbildung und wird ebenfalls zwischen Gehäuseendplatten eingespannt, welche ebenfalls nur die Aufgabe haben, das kassettenförmige Trennelement planparallel zwischen den beiden Gehäuseplatten einzuspannen und fest auf die darin endenden Leitungsabschnitte zu pressen. Auch bei dieser Form der Abdichtung wird die dem Fluid zur Verfügung gestellte Spalthöhe zwischen zwei Membranen bzw. zwischen der Membran einerseits und dem diese abstützenden Gewebe andererseits vorbestimmt, ohne daß der Benutzer die Möglichkeit hat, durch mehr oder weniger starkes Zusammenpressen der Gehäuseendplatten die Spalthöhe für ein bestimmtes Fluid zu variieren.Several cassettes can be connected in series or in parallel. So-called mask seals made of silicone are arranged between the individual cassettes. Manufacturing tolerances in the panels, which may arise when they are stacked on top of each other can add up, can only conditionally by those arranged on the end plates Mask seals made of permanently elastic sealing material are compensated. Such Mask seals made of silicone or polyurethane are only limited capable of the pressure exerted by the clamping bolts of the two housing plates to pass on to the individual cassettes and their intermediate seals. As another The disadvantage is that there are leaks once in the permanently connected cassette No more subsequently due to poorly distributed, injected sealing material be eliminated by compressing the stacked support plates more tightly can. Such errors often lead to rejects. Furthermore, it is state-of-the-art the technology according to DE-OS 29 20 253 or US-PS 4,261,834 known, instead of solid Support plates use an incompressible fabric that has draining properties Has. The cavities are used to seal the individual flow paths from one another of the fabric in the areas to be sealed with an incompressible synthetic resin filled in, which is the entire stack of alternately piled tissue sections and membrane sections in the area of the openings to be sealed and throughout Edge area connects to a permanent incompressible cassette-shaped unit. This cassette-shaped separating element is also given the during manufacture finished, incompressible training and is also between housing end plates clamped, which also only have the task of the cassette-shaped separating element clamp plane-parallel between the two housing plates and firmly on the inside to press ending pipe sections. This form of sealing is also used the gap height made available to the fluid between two membranes or between the membrane on the one hand and the these supporting tissues on the other hand predetermined without the user having the option to go through more or less strong compression of the housing end plates determines the gap height for a particular fluid to vary.

Eine solche Variation der Spalthöhe ist häufig erwünscht, wenn bei der Partikelfiltration eine Freispülung der belegten Filtermembran gewünscht wird bzw. wenn zur Wiederverwendung das kassettenförmige Trennelement von Rückständen befreit werden soll oder sich für die Filtration eines speziellen Mediums eine bestimmte Spalthöhe der Uberströmwege sich als optimal erwiesen hat.Such a variation in the gap height is often desirable when at A rinsing of the covered filter membrane is desired during particle filtration or if for reuse the cassette-shaped separating element from residues to be freed or a specific medium for the filtration of a specific The gap height of the overflow paths has proven to be optimal.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein kassettenförmiges Trennelement der eingangs beschriebenen Bauart so weiterzubilden, daß der Benutzer die Möglich keit erhält, die Spalthöhe der Uberströmwege den zu behandelnden Fluiden anzupassen und gleichzeitig die Dichtungen so zu verbessern, daß die empfindlichen Zuschnitte des Trennmediums vor mechanischer Beschädigung bei Veränderung der Spalthöhe bzw. beim starken Anziehen der Spannelemente vermieden wird, die das stapelförmige Trennelement zwischen Gehäuseendplatten zusammenpressen.The invention is therefore based on the object of a cassette-shaped To develop separating element of the type described above so that the user the possibility is given, the gap height of the Uberströmwege the fluids to be treated adapt and at the same time improve the seals so that the sensitive Cut the separating medium to prevent mechanical damage when changing the gap height or when tightening the clamping elements is avoided that the stack-shaped Press the separating element together between the housing end plates.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale und die im Anspruch 4 angegebenen Merkmale alternativ gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beansprucht.This object is achieved by the features specified in claim 1 and the features specified in claim 4 solved alternatively. Advantageous further training are claimed in the subclaims.

Der Erfindungsgedanke ist in mehreren Ausführungsbeispielen anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.The concept of the invention is based on several exemplary embodiments explained in more detail in the accompanying drawing.

Dabei zeigt: Fig. 1 die perspektivische Explosionsansicht einer ersten Ausführungsform eines stapelformigen Trennelementes mit Gehäuseendplatten, Fig. 2 die Draufsicht auf ein doppeltrapezförmigen Abstandshalter, Fig. 2A 2B Schnitte nach den Schnittlinien A-A, B-B in Fig. 2, Fig. 3 die Draufsicht auf einen kongruenten Membranzuschnitt, Fig. 3A 3B Schnitte nach den Schnittlinien A-A, B-B in Fig. 3, Fig. 4 die Draufsicht auf einen zweiten kongruenten Abstandshalter in einer anderen Ebene, Fig. 5A 5B zwei Längsschnitte schematisch vergrößert nach den Schnittstellen A-A bzw. B-B mehrerer aufeinandergestapelter Abstandshalter nach Fig. 1,6,3,4 in Verbindung mit Zuschnitten des Trennmediums und Gehäuseendplatten, Fig. 6 einen Detailquerschnitt durch einen mit Dichtungen versehenen Abstandshalter z.B. nach der Schnittlinie VI in Fig. 1, Fig. 7 einen Querschnitt durch einen Abstandshalter in Form einer Maskendichtung für aufeinanderfolgend gestapelte Kassettenmodule, Fig. 8 einen Detailschnitt durch den Randbereich eines variierten Trennelementes (2. Ausführungsform) mit eingelagerten Dichtungsringen und Schutzringen, Fig. 9 eine Detailansicht bzw. Detailschnitt eines solchen Dichtungselementes nach Fig. 8, Fig. 10A lOB eine Draufsicht auf die Abstandshalter eines abgewandelten Stapelmoduls (3. Ausführungsform), Fig. 11 eine Explosionsansicht mit Membranzuschnitt eines 4. Ausführungsbeispieles und Fig. 12A 12B Querschnitte durch ein zwischen Endplatten eingespanntes Kassettenmodul nach Fig. 10 und 11.1 shows the perspective exploded view of a first Embodiment of a stack-shaped separating element with housing end plates, Fig. 2 the top view of a double trapezoidal spacer, FIG. 2A 2B sections according to the section lines A-A, B-B in Fig. 2, Fig. 3, the plan view of a congruent Membrane blank, Fig. 3A, 3B sections along the lines A-A, B-B in Fig. 3, Fig. 4 is a plan view of a second congruent spacer in another 5A 5B two longitudinal sections, schematically enlarged, after the interfaces A-A or B-B of several stacked spacers according to Fig. 1,6,3,4 in Connection with blanks of the separating medium and housing end plates, Fig. 6 a Detailed cross-section through a spacer provided with seals, e.g. according to the section line VI in Fig. 1, 7 shows a cross section through a Spacers in the form of a mask seal for successively stacked cassette modules, 8 shows a detailed section through the edge area of a varied separating element (2nd embodiment) with embedded sealing rings and protective rings, Fig. 9 a detailed view or detailed section of such a sealing element according to FIG. 8, 10A, 10B, a plan view of the spacers of a modified stack module (3rd embodiment), FIG. 11 an exploded view with a membrane blank of a 4th embodiment and FIGS. 12A and 12B cross sections through an between end plates Clamped cassette module according to FIGS. 10 and 11.

In der folgenden Beschreibung sind in den verschiedenen Ausführungsformen einander entsprechende Bauteile mit entsprechenden Bezugszeichen benannt.The following description is of the various embodiments corresponding components are named with corresponding reference numerals.

Das Trennmodul in der bevorzugten Ausführung nach Fig. 1 bis q besteht außer der Vielzahl von doppeltrapezförmigen länglicher (Sechseck)-Zuschnitten eines Gewebes aus monofilen Kunststofffäden, die z.B. in Köperbindung gewebt sind und im Siebdruckverfahren mit einer dauerelastischen Dichtungsmasse 3,4 gemäß Draufsicht nach Fig. 1 und 2 bedruckt sind. Das Dichtungsmaterial 3,4 steht dabei gemäß Fig. 7 und 8 geringfügig über die Ebene El der Gewebefläche über. Hat das Gewebe z.B. eine Gesamtstärke von 0>4 mm, so steht die dauerelastische Dichtungsmasse aus Silikon oder Polyurethan beidseitig Je 50 n über, die ihrerseits damit die Kompressibilität des gesamten Abstandshalters bestimmt, dessen monofile Kunststoffäden im wesentlichen inkompressibel sind und als Gitterwerk damit wie eine inkompressible Jedoch flexible Platte wirkt. Nach Verfestigen des Dichtungsmaterials 3,4 erfolgt anschließend das Stanzen der Durchbrechungen 1,1',2.The separation module in the preferred embodiment according to FIGS. 1 to q consists besides the multitude of double trapezoidal elongated (hexagon) blanks one Fabric made of monofilament plastic threads, which are e.g. woven in a twill weave and in the screen printing process with a permanently elastic sealant 3.4 according to plan view according to Fig. 1 and 2 are printed. The sealing material 3, 4 is shown in FIG. 7 and 8 slightly above the plane El of the tissue surface. Has the fabric e.g. one Total thickness of 0> 4 mm, so the permanently elastic sealing compound is made of silicone or polyurethane on both sides each 50 n over, which in turn increases the compressibility of the entire spacer determined, its monofilament plastic threads essentially are incompressible and as a latticework thus like an incompressible but flexible Plate works. After the sealing material 3, 4 has solidified, this then takes place Punching the openings 1,1 ', 2.

Dies erfolgt zur besseren Montage oder um saubere Kanten der Dichtungsflächen und kleinen Schachtdurchmessern zu erhalten.This is done for better assembly or around clean edges of the sealing surfaces and small shaft diameters.

Bei schlitzartigen Schächten und Schächten mit größerem Durchmesser können die Durchlässe in den Gitterebenen auch "vergittert" bleiben, so daß lediglich das Filtermedium M Durchstanzungen aufweist.For slot-like shafts and shafts with a larger diameter the passages in the grid levels can also remain "barred" so that only the filter medium M has punched holes.

Der dargestellte Membranzuschnitt M hat dieselbe Umrissform gemäß Fig. 2 und 4 und das darin dargestellte Lochbild, so daß abwechselnd aufeinandergeschichtete Abstandshalter nach Fig. 2, Trennmedium M nach Fig. 3 und Abstandshalter nach Fig. 4 fluchtende Verteilerschächte im Bereich der Durchbrechungen 1,1',2 bilden. Die Durchbrechungen 1 bilden dabei die Sammelschächte für ein erstes Fluid Fl (Trübe), die Verteilerschächte 1' dienen zur Abführung des Retentats (Konzentrat) F1' und das durch die Zuschnitte des Trennmediums M hindurchgetretene Permeat (Filtrat) wird durch die Verteilerschächte 2 als Fluid F2 abgeführt. Die zu einem Stapel lose aufeinandergeschichteten Zuschnitte zum und 7 sind vorzugsweise randseitig zusätzlich mit einem dauerelastischen Dichtungsmaterial 4', ähnlich wie in Fig.5A> 5B dargestellt, dauerhaft zu einem Kassettenmodul verbunden.The membrane blank M shown has the same outline shape according to FIG Fig. 2 and 4 and the hole pattern shown therein, so that alternately stacked Spacer according to FIG. 2, separating medium M according to FIG. 3 and spacer according to FIG. 4 align distribution shafts in the area of the openings 1, 1 ', 2. the Breakthroughs 1 form the collecting shafts for a first fluid Fl (slurry), the distribution shafts 1 'serve to discharge the retentate (concentrate) F1' and the permeate (filtrate) that has passed through the blanks of the separating medium M is discharged through the manifold 2 as fluid F2. The loose in a pile Stacked blanks for and 7 are preferably additional at the edge with a permanently elastic sealing material 4 ', similar to that shown in Fig. 5A> 5B, permanently connected to a cassette module.

Wie aus Fig. 1 und 5A, 5B ersichtlich ist, fluchten die durch die Durchbrechungen 1,1',2 gebildeten Verteilerschächte derart, daß diese in Verteilerkanälen 14 und Sammelkanälen 12 und 19 der Gehäuseplatten 8 und 9 enden, welche durch Spannbolzen 10 den Gesamtstapel gegen die Rückstelllwaft der Dichtungen 3,4 und des unter Druck eingeführten Fluids F1 zusammenpressen.As can be seen from Fig. 1 and 5A, 5B, the align through the Breakthroughs 1, 1 ', 2 manholes formed in such a way that they are in distribution channels 14 and collecting channels 12 and 19 of the housing plates 8 and 9 end, which by clamping bolts 10 the total stack against the restoring force of the seals 3, 4 and under pressure Compress introduced fluids F1.

Wie aus der Schnittausstellung (Längsschnitt) der Fig. 5A,5B ersichtlich ist, ist der untere Zuschnitt 6 des Abstandshalters 5 gemäß Darstellung in Fig. 4 bezüglich der Durchbrechungen 1 abgedichtet und ebenso bezüglich der stirnseitigen Durchbrechungen 1' an den schmalen Trapezseiten ebenfalls abgedichtet, dagegen in bezug auf die Durchbrechungen 2 offen. Darauf liegt ein Trennelement M mit einem identischen Lochbild nach Fig. 1 und 4. Darauf folgt ein Zuschnitt 7 eines Abstandshalters nach Fig. 2, bei dem nach der Schnittlinie A-A, B-B gemäß Fig. 2 die Durchbrechungen 1 frei und die Durchbrechungen 1,2 alternierend frei bzw. abgedichtet sind. Darauf folgt wieder ein Zuschnitt M des Trennmediums usw.As can be seen from the sectional view (longitudinal section) of FIGS. 5A, 5B is, the lower blank 6 of the spacer 5 as shown in Fig. 4 sealed with respect to the openings 1 and also with respect to the end face Breakthroughs 1 'on the narrow sides of the trapezoid are also sealed, but in with respect to the openings 2 open. There is a separating element M with a identical hole pattern according to FIGS. 1 and 4. This is followed by a blank 7 of a spacer according to FIG. 2, in which, according to the section line A-A, B-B according to FIG. 2, the openings 1 are free and the openings 1, 2 are alternately free or sealed. Thereon another cut M of the separating medium follows, etc.

Das in den Mittelanschluß eingeleitete Fluid Fl verteilt sich über die Durchbrechungen 1 des Verteilerkanales 14 in allen Schächten l, die Durchbrechungen 1 der Abstandshalter 6,7 und den Durchbrechungen 1 des Trennmediums M gebildet sind.The fluid F1 introduced into the center connection is distributed over the openings 1 of the distribution channel 14 in all shafts l, the openings 1 of the spacers 6, 7 and the openings 1 of the separating medium M are formed.

Dabei durchströmt das Fluid Fl von der Mitte ausgehend die Zuschnitte 7 der Abstandshalter 5 in Richtung auf die Auslässe 1', wobei ein Teil des Fluids Fl aufgrund des Druckgefälles die freie Fläche des Trennmediums M durchdringt und als Permeat (Filtrat) in den Sammelleitungen 19 als Fluid F2 abgeführt wird. Das aufkonzentrierte Fluid Fl verläßt als Fluid F1 bzw. als Konzentrat über die Sammelleitung 12 die Gehäuseplatte 8 und wird einem Sammelbehälter und damit erneut im Kreislauf der Leitung 14 zugeführt.The fluid Fl flows through the blanks starting from the center 7 of the spacers 5 in the direction of the outlets 1 ', with part of the fluid Fl penetrates the free area of the separating medium M due to the pressure gradient and is discharged as permeate (filtrate) in the collecting lines 19 as fluid F2. That concentrated fluid F1 leaves as fluid F1 or as a concentrate via the collecting line 12 the housing plate 8 and becomes a collecting container and thus again in the circuit the line 14 supplied.

Mit Hilfe von Drehmomentenschlüssel lassen sich die Spannbolzen 10 so anziehen, daß sich der Dichtungspreßdruck korrigieren läßt und die Spalthöhe in den Strömungskanälen verschiedenen Betriebsbedingungen anpassen läßt.With the help of a torque wrench, the clamping bolts 10 Tighten so that the sealing pressure can be corrected and the gap height can be adapted to different operating conditions in the flow channels.

Die vorstehend beschriebene Ausführungsform bildet ein rückspülbares Filterelement, bei dem mit Hilfe eines rückläufigen Staudruckes mit Hilfe einer Filtratpumpe ein sich auf der vom Abstandshalter 6 abstützenden Membran bildender Filterbelag quasi im Status nascendi halbseitig durch eine Puls steuerung abgelöst und von der Trübe F1 wieder weggespült werden kann. Dies kann jeweils im Wechsel bezüglich der beiden Trapezhälften erfolgen. Die Filtratabführleitungen 19 werden dabei kurzzeitig zu Rückspülleitungen umfunktioniert bzw. mit Druck beaufschlagt.The embodiment described above forms a backwashable one Filter element in which with the help of a decreasing back pressure with the help of a A filtrate pump forming on the membrane supported by the spacer 6 The filter lining has been replaced on one side by a pulse control in the nascendi status, as it were and can be washed away again from the pulp F1. This can be done alternately with respect to the two halves of the trapezoid. The filtrate discharge lines 19 are briefly converted into backwash lines or pressurized.

Der Vorteil einer solchen sechseckigen bzw. länglichen Doppeltrapezform ist darin zu sehen, daß neben einer günstigen Strömungsführung (Vermeidung von Totzonen, Berücksichtigung des verminderten Fluidvolumens an den Auslaßseiten) zusätzlich eine verschnittlose Geometrie der Zuschnitte von Gitterwerk 5 und Trennmedium M möglich ist.The advantage of such a hexagonal or elongated double trapezoidal shape can be seen in the fact that in addition to a favorable flow guidance (avoidance of dead zones, Taking into account the reduced fluid volume on the outlet sides) a waste-free geometry of the cut-outs of the latticework 5 and the separating medium M. is possible.

Die jeweils abwechselnd hälftige pulsartige Rückspülbarkeit läßt eine kontinuierliche Filtration/Aufkonzentration und eine hohe Standzeit des Filterelementes zu.The alternating half pulse-like backwashing ability allows one continuous filtration / concentration and a long service life of the filter element to.

Fig. 7 zeigt ein mehrere Kassettenmodule trennende Maskendichtung, bei der der gesamte Zuschnitt des Abstandshalters 5 nach Fig. 1 bzw. 2 mit einer dauerelastischen Dichtungsmasse 4 ausgefüllt ist und nur die eingestanzten Durchbrechungen l,1',2 aufweist. Eine solche Maskendichtung 50 gemäß Fig. 7 läßt sich auch zwischen Kassettenmodule mit festen Platten einsetzen, wie sie nach dem Stand der Technik bekannt sind. Eine solche zwischen Endplatten 8, 9 bzw. auch zwischen einzelnen Kassettenmodulen eingesetze Maskendichtung gemäß Fig. 7 hat den Vorteil, daß sie nur begrenzt kompressibel ist nämlich nur in bezug auf das Maß des über das Gewebe 5 überstehenden Dichtungsmaterials 4.7 shows a mask seal separating several cassette modules, in which the entire blank of the spacer 5 according to FIG. 1 or 2 with a permanently elastic sealant 4 is filled and only the punched openings l, 1 ', 2. Such a mask seal 50 according to FIG. 7 can also be used between Insert cassette modules with fixed plates, as they are according to the prior art are known. Such between end plates 8, 9 or between individual ones Cassette modules used mask seal according to FIG. 7 has the advantage that it it is only compressible to a limited extent in relation to its size of Sealing material 4 protruding beyond the fabric 5.

Der überstand übernimmt die Dichtfunktion, während das inkompressible Gewebe 5 die Druckverteilung übernimmt.The protruding part takes on the sealing function, while the incompressible one Fabric 5 takes over the pressure distribution.

Dickere Schichten lassen sich durch zwei aufeinanderliegende Gewebe erzielen, die gemeinsam die inkompressible Schicht bilden.Thicker layers can be made by two superimposed fabrics achieve, which together form the incompressible layer.

In der abgewandelten Ausführungsform gemäß Fig. 8 und 9 sind die die Dichtung aufnehmenden Durchbrechungen 5" der Abstandshalter 5 im Durchmesser größer gehalten als die ohne Dichtungen ausgestatteten Durchbrechungen 5', wie dies in Fig. 8 ersichtlich ist. Die Dichtungen werden durch scheibenförmige Dichtungsringe 16 aus Silikon oder Polyurethan gebildet, die in der Stärke etwas größer bemessen sind als die Gesamtstärke des Abstandshalters 5 aus inkompressiblem Gewebe. Der Dichtungsring 16 steht dabei beidseitig über die Ebene El des Gewebes 5 vor und läßt sich somit flächenmäßig nur in diesem Bereich komprimieren. Der Innendurchmesser des Dichtungsringes 16 entspricht dem Außendurchmesser der Durchbrechung 5' in dem ohne Dichtung ausgebildeten Abstandshalter 5 und entspricht dem Durchmesser der Durchbrechung 1,1',2 des Filtermediums M.In the modified embodiment according to FIGS. 8 and 9, the are Seal receiving openings 5 ″ of the spacers 5 larger in diameter held than the openings 5 'equipped without seals, as shown in FIG Fig. 8 can be seen. The seals are made by disk-shaped sealing rings 16 made of silicone or polyurethane, which are slightly larger in thickness are as the total thickness of the spacer 5 made of incompressible fabric. Of the Sealing ring 16 protrudes on both sides over the plane E1 of the fabric 5 and can therefore only be compressed in terms of area in this area. The inside diameter of the sealing ring 16 corresponds to the outer diameter of the opening 5 'in the formed without a seal spacer 5 and corresponds to the diameter of the Opening 1,1 ', 2 of the filter medium M.

Um dieses empfindliche Filtermedium M20 vor mechanischen Beschädigungen aus den abgestanzten Fadenenden der Abstandshalter 5 zu schützen, ist die Stoßstelle im Bereich dieser Durchbrechung 5 " durch eine Ringscheibe 17 überbrückt, welche gegebenenfalls auf dem Dichtungsring 16 durch Klebung fixiert ist. Diese Schutzringscheibe 17 ist in ihrer Stärke der Stärke des Filtermediums M20 angenährt, und besteht aus einem im wesentlichen inkompressiblen Material wie z.B. Polyester und hat eine Stärke von etwa 50 Sm und bedeckt die Stoßstelle in einer Breite von etwa 5 mm.To protect this sensitive M20 filter medium from mechanical damage To protect the spacer 5 from the punched thread ends is the joint bridged in the area of this opening 5 "by an annular disk 17, which is optionally fixed on the sealing ring 16 by gluing. This protective ring washer 17 is approximated in its strength to the strength of the filter medium M20, and consists of a substantially incompressible material such as polyester and has a strength from about 50 sm and covers the joint in a width of about 5 mm.

Die ebenfalls scharfen Endabschnitte im Bereich der Durchbrechung 5' des Abstandshalters 5 führen nicht zur Beschädigung des Filtermediums M20, da dieses in diesem Bereich Ja bereits die Durchbrechung M' aufweist.The also sharp end sections in the area of the opening 5 'of the spacer 5 do not damage the filter medium M20, since this already has the opening M 'in this area Yes.

Zur Bildung enger Spalthöhen innerhalb der Strömungswege haben diese Schutzringscheiben 17 zusätzlich die Funktion von Druckverteilern. Ihre Inkompressibilität verhindert, daß sich die kompressiblen Dichtungen 3 oder 16 in die drainierende Gitterstruktur eines darüber oder darunter liegenden Abstandshalters 26,27 einpreßt, die offen zu haltende Gitterstruktur 5 verengt oder gar blockiert.These have to form narrow gap heights within the flow paths Protective ring disks 17 also function as pressure distributors. Your incompressibility prevents the compressible seals 3 or 16 in the draining Presses in the lattice structure of a spacer 26, 27 lying above or below it, the lattice structure 5 to be kept open narrowed or even blocked.

Wie aus Fig. 8 und 9 ersichtlich ist, sind die Durchbrechungen 1,1',2,M'," insgesamt im Randbereich der Zuschnitte angeordnet, so daß sich eine möglichst große Freifläche des Trennmediums M20 erreichen läßt. Gleichzeitig wird damit auch erreicht, daß sich die zum Außenrand hinweisenden Ränder der Schutzringscheibe 17 in das Randdichtungsmaterial 4 bzw. auch in das Dichtungsmaterial 4' der Kassette einbeziehen und in diesem fixieren läßt. Auf eine Fixierung der Schutzringscheiben 17 durch Klebung auf den Dichtungsringen 16 kann somit verzichtet werden. Da die Zuschnitte M20 des Trennmediums im wesentlichen kongruent mit den Zuschnitten der Abstandshalter 26,27 ausgebildet sind und somit bis an deren Ränder hinreichen, ist zur Vermeidung von Querströmungskomponenten der gesamte Stapel nochmals mit einem dauerelastischen Dichtungsmaterial 4' im Randbereich abgedichtet. Zum Anschluß des Kassettenmoduls zwischen Endplatten 8 und 9 kann auf den Stapel beidseitig eine zusätzliche Maskendichtung 50 gemäß Fig. 7 angeordnet sein, wenn nicht die Ausführung mit durchströmbarem Gitterwerk als Deckschicht gewählt ist. Auch dieses Kassettenmodul ist als rückspülbare Filtereinheit ausgebildet.As can be seen from FIGS. 8 and 9, the openings 1, 1 ', 2, M', " overall arranged in the edge region of the blanks, so that the largest possible Can reach the free space of the separating medium M20. At the same time it is also achieved that the edges of the protective ring disk 17 pointing towards the outer edge are immersed in the edge sealing material 4 or also in the sealing material 4 'of the cassette and fix in this leaves. On a fixation of the protective ring disks 17 by gluing on the sealing rings 16 can therefore be dispensed with. Since the cut M20 of the separation medium essentially are designed to be congruent with the blanks of the spacers 26, 27 and thus extend to the edges is to avoid cross-flow components the entire stack again with a permanently elastic sealing material 4 'in the edge area sealed. To connect the cassette module between the end plates 8 and 9 can be the pile an additional mask seal 50 on both sides according to FIG Fig. 7 be arranged, if not the version with latticework through which a flow can flow is selected as the top layer. This cassette module is also a backwashable filter unit educated.

Das modifizierte Kassettenmodul nach Fig. 10A und lOB ist ebenfalls als rückspülbares Filterelement ausgebildet.The modified cartridge module of Figures 10A and 10B is also designed as a backwashable filter element.

Anstelle lose eingelegter Dichtungsringe 16 sind bei diesen rechteckigen Abstandshaltern 26,27 die Dichtungen 3 durch eine dauerelastische, in die Gitterstruktur des Gewebes 5 eingepreßte Dichtungsmasse gebildet, wie dies in der Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 7 beschrieben ist.Instead of loosely inserted sealing rings 16, these are rectangular Spacers 26,27 the seals 3 by a permanently elastic, in the lattice structure of the fabric 5 molded sealant formed, as in the embodiment according to FIGS. 1 to 7 is described.

Dem überströmten Trennmedium M20 ist stromaufwärts, also trubseitig, eine als Vorfilter oder Grobfilter dienende Uberström- und Durchströmstrecke in Form der nicht mit dem Trennmedium M20 belegten Gitterzuschnitte 26,27 vorgelagert, so daß sich ein Verteilerraum über die gesamte Zuschnittbreite erstreckt, der in der Ebene 26 durch eine Dichtleiste 3' abgeschottet ist und der in der Ebene des Gitterzuschnittes 27 gemäß Fig. lOB offen und lediglich durch einen Druckverteilerstreifen 17' beidseitig am Rand von M20 überbrückt ist.The overflowing separating medium M20 is upstream, i.e. on the sludge side, an overflow and throughflow section serving as a prefilter or coarse filter in Shape of the grid blanks 26, 27 not covered with the separating medium M20, so that a distribution space extends over the entire blank width, which in the level 26 is sealed off by a sealing strip 3 'and in the plane of the Lattice blank 27 according to FIG. 10B open and only through a pressure distribution strip 17 'is bridged on both sides at the edge of M20.

In einer nicht dargestellten Ausführungsform ist nach beschriebenem Prinzip der Verteilerraum 140 durch einen peripheren Ringraum (bei mehreckigen, quadratischen, runden oder ovalen Zuschnitten) gebildet der die Peripherie des Trennmediums M20 umschließt und das somit zentripedal überströmbar ist, wobei der Retentatschacht zentrisch und der oder die Permeatschächte außerhalb des Zentrums angeordnet sind.In an embodiment not shown, according to what has been described Principle of the distribution space 140 through a peripheral annular space (in the case of polygonal, square, round or oval blanks) formed the periphery of the separation medium M20 encloses and which is thus centripedally overflow, whereby the retentate shaft centrically and the one or more permeate shafts are arranged outside the center.

Die in Fig. 11 bis 12A,12B dargestellte 4. Ausführungsvariante ist ohne Verteilerraum 140 ausgeführt und ist Jedoch im übrigen mit den anderen Ausführungen vergleichbar.The fourth embodiment variant shown in FIGS. 11 to 12A, 12B is executed without a distributor space 140 and is, however, otherwise with the other designs comparable.

Wie aus Fig. 11 ersichtlich ist, sind beiderseits der Durchbrechungen 1,1',2 Schutzringscheiben 17 angeordnet, die die Membran M20 vor Beschädigung und die freizuhaltende Gitterstruktur 5 vor Abdichtung durch darunter oder darüber angeordnete Dichtungen 3 schützen. In der vereinfachten Schnittdarstellung 12A,12B sind diese Schutzringscheiben 17 nicht dargestellt. Diese kommen insbesondere bei einem hohen Anpressdruck der Gehäuseendplatten 8,7 zum tragen, um sehr enge Uberströmspalte zu erzielen. Die Anordnung der Durchbrechungen 1 für die Trübe F1 auf der einen Seite und die Anordnung der Durchbrechungen 1',2 für Konzentrat Fl' und Filtrat F2 auf der gegenüberliegenden Seite der rechteckigen oder trapezförmigen Zuschnitte hat den Vorteil, daß die Trübe zur flberströmung über die Membran M bzw. M20 gezwungen wird und damit Kurzschlußpfade ausgeschlossen sind.As can be seen from FIG. 11, there are openings on both sides 1,1 ', 2 protective ring disks 17 are arranged, which protect the membrane M20 from damage and the lattice structure 5 to be kept free prior to sealing by arranged below or above Protect seals 3. In the simplified sectional illustration 12A, 12B these are Protective ring disks 17 are not shown. These come especially at a high Contact pressure of the housing end plates 8,7 to carry around very narrow overflow gaps to achieve. The arrangement of the openings 1 for the pulp F1 on the one hand Side and the arrangement of the openings 1 ', 2 for concentrate Fl' and filtrate F2 on the opposite side of the rectangular or trapezoidal cuts has the advantage that the pulp is forced to flow over the membrane M or M20 and thus short-circuit paths are excluded.

Das Fluid F1 aus der Leitung 14 z.B. als Trübe in Form einer Hefeaufschlemmung überströmt die freie Membranfläche durch die Abstandshalter 5 hindurch in Richtung auf die in dieser Ebene offenen Verteilerschächte 1' und verläßt diese durch die Leitung 12 als aufkonzentriertes Medium F1'.The fluid F1 from the line 14, for example, as a slurry in the form of a yeast slurry flows over the free membrane surface through the spacers 5 in the direction on the manholes 1 'open in this level and leaves them through the Line 12 as concentrated medium F1 '.

Ein Teil des Fluids F1 ist durch die freie Membranfläche hindurchgedrungen und verläßt die Freiräume der Abstandshalter 5 durch die Durchbrechungen 2 als Filtrat F2 durch die Leitung 19. Setzt sich die Porenstruktur des Filtermediums M20 im Laufe der Filtration zu, so kann das Filterelement dadurch freigespült werden, daß auf der Filtratseite ein Staudruck angelegt wird, der den Filterbelag absprengt und dieser durch das überströmende Fluid F1 in die Trübe zurückbefördert wird. Je nach den zu vorfiltrierenden Fluiden, Flüssigkeiten oder Gase kommen die verschiedenen Arten von Trennmedien und Porengrößen zum Einsatz. Beispielsweise kann das Filtermedium aus mikroporösen Membranen von einer Porengröße von 0,2 um bis 0,45 Am bestehen.Part of the fluid F1 has penetrated through the free membrane surface and leaves the spaces of the spacers 5 through the openings 2 as a filtrate F2 through the line 19. The pore structure of the filter medium M20 settles in the course the filtration, the filter element can be rinsed clear that on a dynamic pressure is applied to the filtrate side, which blows off the filter lining and this is conveyed back into the pulp by the fluid F1 flowing over. Depending on the fluids, liquids or gases to be prefiltered come in different ways Types of separation media and pore sizes used. For example, the filter medium consist of microporous membranes with a pore size of 0.2 µm to 0.45 µm.

Durch die erfindungsgemäße Dichtungsausbildung sind alle handelsüblichen Filtermembrane verwendbar, da die Dichtungen 3,4 nicht durch Klebe- oder Schweißverfahren mit den Filterelementen M,M' dichtend verbunden werden müssen, sondern ihre Wirkung als Preßdichtung entfalten.Due to the seal design according to the invention, all are commercially available Filter membrane can be used because the seals 3, 4 are not made by gluing or welding with the filter elements M, M 'must be sealingly connected, but their effect unfold as a press seal.

Der Einsatzbereich der erfindungsgemäßen Filterelemente erstreckt sich auf die Behandlung (Trennung) organischer Flüssigkeiten mit folgenden Inhaltsstoffen: Pigmenten, Metalihydroxyden, kolloidal verteilten Metallen, Keramik, Partikel, Abriebstoffe, emulgierte Öle, Benzin-Wassermischungen. Vorfiltration bei Umkehrosmoseanlagen, Sterilfiltration von Wein und anderen Getränken, Mikrofiltration. Filtration von Blut, Anreicherung von Blut mit Sauerstoff, Separierung von Milchinhaltsstoffen, Zellseparierung.The field of application of the filter elements according to the invention extends focus on the treatment (separation) of organic liquids with the following ingredients: Pigments, metal hydroxides, colloidally distributed metals, ceramics, particles, abrasives, emulsified oils, gasoline-water mixtures. Prefiltration in reverse osmosis systems, Sterile filtration of wine and other beverages, microfiltration. Filtration of Blood, enrichment of blood with oxygen, separation of milk components, Cell separation.

Claims

Stack-shaped separating element made of layered blanks for treatment of fluids claims: 1. From layered blanks (M, 5) of a flat, selective permeable separating medium (M) and flat spacers (5) with drainage effect formed stack-shaped separating element for fluids, with at right angles to the stack and shaft-like, aligned perforations arranged on the layers of layers (1, 2, 1 ', 5'), some of which are used to separate the flow of fluids from seals (3.1 \) and the outer edges of the spacers (5) are encircled by seals (4) are bordered, characterized in that the spacers (5) by a Latticework of essentially incompressible wires and the seals (3, 4) the end one filling the free spaces of the latticework (5) in the regions to be sealed, consist of permanently elastic sealing compound, the latter being flat on both sides the plane (El) of the respective incompressible spacer (5) protrudes in such a way that that only the thickness of the supernatant layer determines the overall compressibility of the seal (3,4) determined.

2. Separating element according to claim 1, characterized in that the openings (1,1 ', 2) of the latticework (5), if necessary, covered by thin protective ring disks (17) are, which match with their inner diameter with that of the openings (1,1 ', 2) and their outer diameter is somewhat larger than that of the openings (1,1 ', 2) associated sealing sections and the protective ring washer (17) the joint covered between the seal (3, 4) and the draining lattice structure (5).

3. Separating element according to claim 1 and 2, characterized in that the blanks (6, M, 7) layered to form a stack as a whole with their superimposed Outer edges through a compressible sealing material (4 ') to a cassette-shaped Unit are connected.

4. From layered blanks (M, 5) of a flat, selectively permeable Separating medium (M) and flat spacers (5) formed with a drainage effect Stack-shaped separating element for fluids, with perpendicular to the stacking and layering planes arranged shaft like, aligned openings (1,2,1 ', 2', 5 '), which are partially enclosed by seals (3, 4) for the separate flow guidance of the fluids and the outer edges of the spacers (5) are encircled by seals (4) are, characterized in that the spacers (5) by a latticework essentially incompressible wires and part of the perforations (5 ") associated seals (16) are formed from permanently elastic flat ring seals, the associated, larger openings (5 ") of the spacers (5) enforce and protrude flat on both sides over the two levels (El) and the protruding layer of the sealing ring washer (16) the overall compressibility the same determined and that one of the strength of the separation medium (M) adapted further Ring disk (17) as a thin protective ring disk made of essentially incompressible Material is provided, which with its annular surface the joint of the spacer openings (5 ") and the associated sealing ring washer (16) bridged and each as Protective layer between these spacer openings (5 ") and the separating medium (M) are arranged.

5. Stack-shaped separating element for fluids, characterized by the Total combination of the following features: a. membrane-like blanks of a flat, selectively permeable separation medium (M) are alternating with approximately congruent Cut a flat latticework (5) with drainage effect from essentially incompressible wires stacked on top of each other, b. the stack will of several spaced apart and running transversely to the stratification levels Manifolds for the fluids (Fl, Fl ', F2) interspersed with aligned perforations the separating medium (M) and those of the latticework (5) are formed, c. the manifolds form sections of fluid lines and are on lines (12, 14, 19) and connections two housing plates (8,9) compressing the stack parallel to the layering connectable, d. the individual cuts of the latticework (5) with drainage effect are in the edge area of the distribution shafts (1, 1 ', 2) alternating from layer to layer so with seals (3,16) bordered that within the stack to be treated Fluid or the fluids to be treated (Fl, Fl ', F2) in two separate flow paths and the mass transfer only takes place through the cut of the separating medium (M), e. the seals assigned to part of the openings in the latticework (5) consist of permanently elastic flat ring seals (16), which the assigned and Push through the larger openings (5 ") of the spacers (5) and on both sides Extend flat over the two planes (El) and the overhang layer of the seal (16) determines their total compressibility, f. Another washer as a protective washer (17) Made of essentially incompressible material is in its strength of strength of the separating medium (M) and bridges the joint with its ring surface the Spacer openings (5 ") and the associated sealing ring washer (16) and is in each case as a protective layer between these spacer openings (5'9 and the separating medium (M) arranged, g. The circumferential edges and circumferential sides of the entire stack are preferably outwardly through a compressible sealing material (4 ') sealed and permanently through this to a cassette-shaped separating module tied together.

6. Separating element according to claim 1 to 5, characterized in that the cover cuts of a separating module each with a lattice cut (5) are formed with seals (3, 4).

7. Separating element according to claim 3, characterized in that the seal between a separation module and the housing plates (8,9) or between separation modules is formed with each other by a mask seal (50) (Fig. 7,8), and this from a latticework (5) made of essentially incompressible wires and one die Consists of permanently elastic sealing compound (4) filling free spaces of the latticework (5), the latter on both sides over the plane of the incompressible support structure (5) survives in such a way that only the thickness of the top layer affects the compressibility of poetry determined.

8. Separating element according to claim 1 to 7, characterized in that the latticework (5) consists of monofilament plastic wires.

9. Separating element according to claim 1 to 7, characterized in that the latticework (5) is formed by a metal mesh.

10. Separating element according to claim 8 and 9, characterized in that two stacked layers of a latticework (5) form the support structure of the seal form.

11. Separating element according to claim 1 to 9, characterized in that the permanently elastic sealing material (3> 4) consists of silicone or polyurethane and about 50 .mu.m on each side over the plane (El) of the latticework (5).

12. Separating element according to claim 2 and 4, characterized in that the protective ring disk (17) is made of polyester and its thickness is 40 to 60 µm.

13. Separating element according to claim 2, 3, 4 and 12, characterized in that that the openings (1,1 ', 2,2', 5 ', 5 ") are arranged in the edge region of the blanks (5, M) and the protective ring washer (17) with its area facing the cutting edge is embedded and held in the sealing compound (4,4 ') of the outer edge seal.

14. Separating element according to claim 1 to 13, characterized in that the cut-outs (M, 6,7) have the shape of a double trapezoid (hexagon) in plan, the bases of which abut one another and several openings in their common base line (1) for the fluid to be treated (F1) and on their opposite narrow sides alternately adjacent openings (1 ', 2) for the retentate (F1') and the permeate (F2) (Fig.l to Fig.5).

15. Separating element according to claim 1 to 14, characterized in that the openings (1,1 ', 2,5'.5 ") and the annular disks (16,17) are circular are.

16. Separating element according to claim 2 and 4, characterized in that the protective rings (17) are fixed by gluing onto the sealing rings (16).

17. Separating element according to claim 1 to 16, characterized in that the latticework (5) is formed from a twill weave fabric.

18. Separating element according to claim 1 to 16, characterized in that the latticework (5) is formed from a fabric in a plain weave and the direction the warp and weft threads of successive grid blanks offset at an angle run to adjacent grid blanks.

19. Separating element according to claim 14, characterized in that the Openings in a rectangular or double trapezoidal separating module in at least five lines (12, 14,19) of the end plates (8,9) end, in one of which End plate (9) in the central area of the separating module has a feed line (14) for the fluid to be treated (F1) is connected to the associated openings (1) is, two lines (12) parallel to these openings on the opposite Dispose of openings (1 ') arranged on the sides for the retentate (F1') and two Lines (19) in the other end plate (8) on the same opposite sides are arranged and dispose of the associated openings (2) for the permeate (F2) and alternately intermittently (pulsed) in countercurrent with permeate (F2) to the Take care of the removal of a forming filter layer.

20. Separating element according to claim 1 to 19, characterized in that in the case of essentially rectangular or trapezoidal blanks, the openings (1, 1 ', 2) are arranged on opposite sides and one side has the perforations (1) the openings for the fluid to be treated (F1) and the opposite side (1,2) for the retentate (F1 ') and the permeate (F2) alternately strung together (Fig. 1; Fig. 10, 11).

21. Separating element according to claim 1, characterized in that the overflowing separating medium (M20) upstream (on the cloudy side) one as a pre-filter (coarse filter) Serving upstream and through-flow section made of unoccupied latticework (5) of the layered Grid blanks (26,27) is upstream and the separating medium (M20) in this for Outflow side of the pulp (F1) facing edge areas between a sealing strip (3 ') of the lattice work (5) and a lattice work (5) without sealing strips (3') if necessary with the interposition of a pressure distribution strip (17 ') made of incompressible material is included, with the upstream flow and overflow entire stack opening up distribution space (140) for the fluid to be treated (Cloudy) (F1) forms (Fig. 10A, 10B).

22. Separating element according to claim 21, characterized in that the Distribution space forms a peripheral annular space which forms the periphery of the separation medium (X20) and this can be centripedally overflown, the retentate shaft arranged centrally and the one or more permeate shafts arranged outside the center are.

23. Separating element according to claim 1 to 22, characterized in that the shaft-like passages in the levels that penetrate the stack of blanks the spacer (6> 7,26,27 grated by the remaining lattice structure (5) are.