专利名称：横流过滤设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及在权利要求1的前序部分中所述的一种横流过滤设备。
如果涉及到要对于分子弥散的或胶体弥散的混合物进行过滤-在某种情况下有固体或悬浮物的成分，那就可以有利地应用这样的横流过滤设备。这种混合物的例子就是象在生产果实汁或水果汁时首先产生的混合物那样。这些混合物然后一方面通过过滤而分离成清澈的果实汁或水果汁，另一方面是基本上残留的悬浮浆料。混合料例如在过滤前也还可以添加进活性炭，以达到某些作用。这种活性炭然后也必须和悬浮料一起与液体分离。
在权利要求1的前序部分中所述的横流过滤设备由WO-A1-01/51186就已知了。此处说明了一种解决办法，即如何能除去由于固体滞留物成分而引起的过滤模块堵塞。在这种类型的设备里也就是存在如下问题过滤元件可能发生堵塞，从而生产不得不中断，以便首先除去所述堵塞。但生产中断是不希望的。
由EP-A1-0669159已知一种用于对过滤模块进行反冲洗的方法。由于这里是指水净化用的过滤模块，因而并没有产生与生产果实汁或水果汁可比较的一些问题。
由WO-A2-02/26363已知了一种膜过滤设备。该设备包括一个用于烟薰的装置。通过对所要过滤的混合物进行烟薰可以改变在膜过滤模块进口和出口之间的压差，从而使该压差例如变为等于零，这应该能改善过滤设备的效率。
由瑞士专利申请2242/01已知，在过滤过程中监测混合物的粘度。这样就可以达到根本就不会发生堵塞。
由WO-A1-00/03794已知一种过滤设备，在此设备中在过滤循环结束之后通过一个阀门可以输入冲洗水，该冲洗水用于将高粘度残留物从过滤器单元里挤排出去。通过一种这样的冲洗，如果及时进行的话，那就能阻止发生堵塞。但是进行冲洗决不是没有问题了，因为粘度发生了突然的变化。因此尽管及时进行冲洗仍可能在过滤模块的膜管里发生残留物的堵塞。
由瑞士专利申请0204/02已知，这样来进行冲洗，从而阻止了粘度发生突然性的变化。
也已熟知(WO-A2-01/15797)在压力作用下驱动这样一种设备的储液箱-所谓的配料液箱。在所要过滤的混合物上作用某个压力，它例如由压缩空气产生。其优点在于用于运输混合物的泵所需功率较小。
已知有各种不同方案的横流过滤设备，它们都可以实现可靠的运行。但原则上存在以下问题也可能出现不可预见的故障，它们会造成运行中断。例如可能出现断电，这会使横流过滤设备立即发生停机。如果残留物在运行过程中已经达到一个高的粘度的话，那么输送泵的停止运行就造成了残留物留在过滤元件里。这可能造成过滤元件的堵塞，它使重新启动输送不可能。那么必须拆除过滤元件并用手工清洗，但这也并不总是可行的。
本发明的任务是提出一种横流过滤设备，在此设备中即使在不可预见的事故时仍能避免过滤元件的堵塞。
所述的任务按照本发明通过权利要求1的特征来解决。有利的改进方案见从属权利要求。下面根据附图
对本发明的实施例进行详细说明。
唯一的附图表示了一种横流过滤设备的示意图。
在图中1表示一个过滤元件，其中将所想要的液相从混合物里分离出来。它并不取决于过滤元件1的结构类型。如果过滤元件1例如包含有直的或卷绕的管状膜或者毛细管的话，那就首先应用本发明，这是因为用这样的过滤元件1大多就可以处理具有高含量悬浮浆料的混合物。如果过滤元件1的一些部分出现了堵塞，那么就有规律地造成停止工作，并伴有其所有不利的后果。
所需过滤的混合物位于一个产品液箱2里。它从此液箱经过一个输送管路3抵达过滤元件1。在输送管路3里使用了一个输送泵4和一个流量计5，其中输送泵4的转速可以由流量计5来控制或调节，从而使得或者是通过输送管路3的运输能力或者是在过滤元件1的入口处在输送管路3里的压力保持恒定。这就可以按已知的方式实现一种经济的生产。
在产品液箱2的通入到输送管路3里的出口处有一个油箱截止阀6，它可以电动地或风动地操纵。在过滤元件1的次级侧有一个透过物管路7连接在这个元件上，通过该透过物管路使所述在过滤元件1里分离出的透过物、也就是说例如清澈的水果汁能够被取走。
另一方面有一条回流管路8从过滤元件1通至产品液箱2。其中，使残留物从过滤元件1返回至产品液箱2。在所述回流管路8里设有一个节流阀9，它同样可以电动地或风动地操纵。这个节流阀9可以由一个残留物管路压力传感器10而来地进行控制，该传感器检测过滤元件1的残留物入口处的压力。在回流管路8处可以紧靠在过滤元件1之后布置另一个残留物管路压力传感器10’。由残留物管路压力传感器10可以检测到的、紧靠在过滤元件1之前在回流管路3里的压力与泵4的输送能力和过滤元件1的状态有关。混合物的粘度愈高，通流阻力就越高。粘度的增高可能是例如由于混合物中固体物质或悬浮物质的含量增高引起的。根据这种通流阻力可以电动地或风动地使节流阀9或多或少地打开或者关闭。在回流管路8通入到产品液箱2里之前有一个回流管路截止阀11，如果这个阀要使离开过滤元件1的残留物都返回至产品液箱2的话，那么该阀是常开的。
位于液箱2里的混合物在液箱截止阀6打开时借助于输送泵4运输至过滤元件1。在过滤元件1里从混合物里分离出透过物。残留物则通过回流管路8在回流管路截止阀11开启时返回至产品液箱2。因而在过滤时就使循环流动的混合物的粘度提高了，因为如果在过滤元件1中分离出的透过物越多，在混合物中的固体物或悬浮物的成分就总是不断提高。同时过滤能力下降了。若混合物的粘度达到某个大小，那就必须终止过滤，确切地说要及时终止，从而使过滤元件1不会堵塞。循环流动的混合物因此可以通过开启一个布置在过滤元件1之后的排出阀12从回路里排出。
若要开始过滤过程的话，那么首先经过一段产品管路13将所要过滤的混合物输送给产品液箱2。然后使输送泵4运行。开始时在产品液箱2里的混合物粘度相对较低。对于输送泵4的调节应保证通过输送管路3的输送能力保持恒定。在过滤元件1里分离出透过物，因而离开过滤元件1的残留物具有较高的粘度。该残留物又被输送给产品液箱2。其数量则由于在过滤元件1里分离出透过物而变少了。通过产品管路13输入另外的混合物用于进行补偿。随着过程的不断进展，处于液箱2里的混合物的粘度就不断地增高。如果输送泵4使经过输送管路3的输送能力保持为恒定的话，那么粘度增高就造成了用残留物管路压力传感器10可以检测到的压力升高。因为这个压力针对过滤元件1的可承载性不得超过某一个极限值，因此输送泵4的调节必须要保证不超过这个极限值。过滤能力则下降。
这样就可以达到一种状态过滤能力对于一种经济地运行来说太小了，而且最终也不再可靠了，那么就要终止过滤。但是不得使过滤设备里的输送泵4关停，因为这不可避免地会造成堵塞。现在就必需将处于设备里的混合物从所述设备里排出。熟知的方式是通过冲洗。为使所述位于过滤元件1的次级侧的产品、透过物不会由于冲洗水而变稀，要在开始冲洗过程之前将产品排出。
因此设有一个冲洗水箱14，从水箱里可以将冲洗水经过一条冲洗管路15引入到输送管路3中。在冲洗管路15里设有一个冲洗管路截止阀16。在冲洗水箱14和冲洗管路截止阀16之间还设有一个元件，其任务在于阻止在打开冲洗管路截止阀16时让可观数量的混合物从输送管路3回流至冲洗水箱14。当从过滤过程过渡至冲洗过程的同时，或多或少地关闭液箱截止阀6，并打开冲洗管路截止阀16。液箱截止阀6和冲洗管路截止阀16由一个控制仪20来操纵，用此仪器可以控制所述过滤过程。在或多或少同时地开启冲洗管路截止阀16和关闭液箱截止阀6时，由于在产品液箱2里的容量和冲洗水箱14里的容量之间的一个液位高度差H、如果该液位高差H达到某个数值的话，就可能使混合物从产品液箱2流向冲洗水箱14，其中也必须考虑到产品液箱2里的密度大于冲洗水箱14里冲洗水的密度。通过所述的元件阻止了可观数量的混合物在向着冲洗水箱14的方向上的这种进入。由于在已知的过滤设备中冲洗管路15大多达到几米长，因此冲洗水箱14没有受到混合物进入的伤害。冲洗水箱14里的水也就是说未受污染。
这种阻止混合物回流的元件或者是一种止回阀17或者是一种回流节流阀17’，如同这由瑞士专利申请0204/02中所知的那样。
在以前所描述的生产循环结束时冲洗水位于过滤元件1里。那么关停横流过滤设备。然后也可以进行维护作业。
一种这样的横流过滤设备可以很可靠、很经济地运行。正常运行时可以可靠地排除过滤元件1的堵塞。但是存在如下问题故障造成设备的关停，如这在开头所述那样，其中供电中断首先可能是故障的原因。但也可能是其它的失效。
因此按照本发明规定了有一种压缩空气管路25通入输送管路3中到达过滤元件1，该压缩空气管路可以由一个压缩空气截止阀26截止住。通过打开压缩空气截止阀26借助于压缩空气将过滤元件1里的残留物从过滤元件1里排出去。为使压缩空气不进入输送管路3和布置在此管路里的输送泵4以及流量计5，还必需在过滤元件1的附近在输送管路3里设一个输送管路截止阀28。
由瑞士专利0204/02已知的排出阀12如图所表示的那样最好在紧靠过滤元件1之后进行布置。
由于断电，即使是控制仪20也不再起作用了，为了在断电时能使残留物从过滤元件1里立即排出，在它可能堵塞之前，按照本发明压缩空气截止阀26的性能应使该阀在没有控制时能够自动地打开。同时输送管路截止阀28的性能应使该阀在没有控制时自动地关闭。节流阀9以及回流管路截止阀11或排出阀12的性能同样也要使它们在没有控制时能自动地打开。若节流阀9和回流管路截止阀11有这种性能的话，那就借助于压缩空气将从过滤元件1里排出的残留物引入到产品液箱2里，这一般是合理的。但是另一种可选方案也可以这样来设计排出阀12，使该阀自动地开启。那么就将由过滤元件1排出的残留物引入一个回收槽30里，从而可以由维护人员随后决定，这部分残留物应该怎么处理。
如果发生了一个故障-无论是由于断电或是由于操作了一个紧急停车开关，那么一方面自动打开压缩空气截止阀26，另一方面自动打开回流管路截止阀11或排出阀12，而输送管路截止阀28则自动关闭。不必进行操纵也就可以使过滤元件1里的残留物瞬间通过压缩空气从过滤元件1里排出。
以前所述的阀的自动开启或关闭可以根据阀的结构型式和控制的种类而且也根据故障种类按各种不同的种类和方式来解决。那么例如在发生故障时通过弹簧力同样可以如同通过风动控制那样实现开启或关闭。
压缩空气管路25最好具有一个蓄压器32。这样就有足够数量的压缩空气在紧靠着横流过滤设备处提供使用。经常存在的问题是在运行时现有的压缩空气管路并不具有大的横断面，而且相对较长。为了保证完全吹净过滤元件1并顺畅地进行，这个蓄压器32是有利的。蓄压器32的大小取决于横流过滤设备的情况，也就是说尤其取决于过滤元件1的尺寸。由于在断电时压缩空气的产生同样也结束了，因此这个蓄压器32根据设备的情况来说是不可缺少的，这样可以保证足够的可靠性。
为了清楚起见在图中并未画出从控制仪20通向压缩空气截止阀26和通向输送管路截止阀28的控制线路。
蓄压器32里的压缩空气最好具有至少3巴的压力。压力的上限由过滤元件1或者其膜管的承载极限来确定。
若没有有效能的压缩空气系统提供使用的话，那就不用压缩空气也可以用其它的压缩气体-例如氮气，它可取自高压瓶34。蓄压器32则由该高压瓶34供给压缩气体，这借助于一个减压阀35无需输入外界能量就可以自动地进行。
令本领域技术人员惊奇的是这里所述的解决办法，就是可以将残留物从过滤元件1里借助于压缩空气排出，这事实上已经实行了，因为本领域技术人员知道借助于冲洗水来排出残留物一定可能是有问题的，正如开头在评论WO-A1-00/03794时所述的那样。也就是说它可能一定会造成过滤元件1的局部堵塞。这是由于过滤元件1一般由许多平行的膜管组成。如果突然地运送冲洗水，这种水将高粘度的混合物从过滤元件1里挤出，那么就可能发生以下情况高粘度的混合物保留在过滤元件的各个膜管里，而这种混合物则通过冲洗水而被从另外的膜管里排出。在那个由于这种膜管的公差而具有最小过滤能力的膜管里在此时刻存在所述至少的固体。这些膜管因此首先由冲洗水自由冲洗。因此冲洗水可以无阻碍地流过此膜管，这造成了在膜管长度上的压差下降，这又可能造成使余留的压差不再能足够地自由冲洗其余的、具有更多固体的膜管。
令人惊奇的是借助于压缩空气成功地使残留物从膜管里释放出来，正如所述详尽的试验所展示的那样。压缩空气的令人惊奇的作用可能与它的可压缩性有关联。即使在应用压缩空气进行自由冲洗时，也首先自由冲洗了至少有固体的膜管。一旦所涉及的膜管畅通了，那么压缩空气通过该膜管的流动速度就大大提高，也就是明显高于用冲洗水所产生的那种流动速度，因为冲洗水的流动速度由输送泵4的输送能力来确定并因此受到限制。由于压缩空气的流动速度上升得较高，因而在首先畅通的膜管上的压力降也升高。这就造成了为了使其余的膜管畅通，有一个更高的压差提供使用。
权利要求
1.具有至少一个过滤元件(1)的横流过滤设备，可以从一个产品液箱(2)经过输送管路(3)向该过滤元件输送混合物，其中在产品液箱(2)和输送管路(3)之间布置了一个液箱截止阀(6)，并且在此设备中冲洗水可以从一个冲洗水箱(14)经过一个冲洗管路(15)和一个冲洗管路截止阀(16)而输入到输送管路(3)里，其特征在于，-在输送管路(3)进入到过滤元件(1)之前设有一个输送管路截止阀(28)，而且在过滤元件(1)入口侧通入一个压缩空气管路(25)，该管路可由一个压缩空气截止阀(26)截止住，-输送管路截止阀(28)的性能应保证该阀在故障情况下能自动关闭，-压缩空气截止阀(26)和节流阀(9)的性能应保证该阀在故障情况下能自动开启，以及-回流管路截止阀(11)或者一个布置在过滤元件(1)之后的排出阀(12)的性能应保证该阀在故障情况下能自动地开启。
2.按权利要求1所述的横流过滤设备，其特征在于，在压缩空气管路(25)里设有一个蓄压器(32)。
3.按权利要求2所述的横流过滤设备，其特征在于，蓄压器(32)可以加载到至少为3巴的压力。
4.按权利要求1至3中任意一项所述的横流过滤设备，其特征在于，回流管路截止阀(11)的性能应保证该阀在故障情况下能自动打开，因而可以将从过滤元件(1)里借助于压缩空气而挤排出的残留物运输到产品液箱(2)中。
5.按权利要求1至4中任意一项所述的横流过滤设备，其特征在于，排出阀(12)的性能应保证该阀在故障情况下能自动地开启，从而可以将从过滤元件(1)里借助于压缩空气而挤排出的残留物运入一个回收槽(30)里。
6.按权利要求1至5中任意一项所述的横流过滤设备，其特征在于，蓄压器(32)可以通过一个减压阀(35)从一个高压瓶(32)里供给得到压缩气体。
全文摘要
本发明涉及一种具有至少一个过滤元件(1)的横流过滤设备，来自一个产品液箱(2)的混合物经输送管路(3)可以输送给该过滤元件。此外从一个冲洗水箱(14)可以将冲洗水输送给过滤元件(1)。按照本发明在输送管路(3)进入过滤元件(1)之前设有一个输送管路截止阀(28)并在过滤元件(1)的入口侧接入一个压缩空气管路(25)，该压缩空气管路可由一个压缩空气截止阀(26)截止住，其中输送管路截止阀(28)的性能应保证在故障情况下自动关闭，而压缩空气截止阀(26)和其它阀(9，11，12)的性能应保证自动开启。有故障时，例如由于停电，借助于压缩空气挤出在过滤元件(1)里的滞留物，使它在设备停机时可以不造成堵塞。这样就避免了由于过滤元件(1)的堵塞而造成的运行故障。
文档编号B01D65/02GK1646210SQ03808055
公开日2005年7月27日 申请日期2003年3月25日 优先权日2002年4月10日
发明者E·哈特曼 申请人:布克-盖耶股份公司