专利名称：错流预涂方法和实现该方法的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及权利要求1前序部分中的错流预涂方法。
本发明进一步涉及实现权利要求6前序部分的错流预涂方法的滤篮，和权利要求10前序部分的错流预涂装置。
通过分离液体中的不溶性颗粒来过滤饮料和化学品、药物或类似液体的方法已是周知技术。在这种情况下，将助滤剂加到未处理的预滤浆中，使预涂助滤剂形成滤饼。然后将沉积在滤饼中的固体颗粒漂洗干净，再将助滤剂与所加的任何稳定剂一起再生(如专利EP0460499)。这样企图在条件一旦满足时，能将一块和同一滤饼可重复应用于预置过滤和后过滤。更详细地说，预过滤含有恒定的经过计量的助滤剂化合物的预滤浆使能产生10-50mm厚度的沉积的滤饼。当留在过滤装置中的悬浮粒子不再变化，或一旦已达到最大允许压差时，则用溶剂对被过滤液体中残留在滤饼中的粒子进行漂洗。后过滤涉及将已经过预过滤的液体通过在预过滤期间形成的已漂洗和消毒过的作为过滤介质的滤饼的过滤作用。之后用适当的溶剂再进行清洗。为了能使该方法能连续操作，滤饼的预涂渍和预过滤是在第一台过滤机中进行，而后过滤则在下游的第二过滤机中进行。实现这种过滤方法所使用的过滤装置包含一台锅炉过滤机，而滤饼是形成在盘形过滤构件上。通过用电机驱动使该盘旋转能完全移开滤饼，这种机器的密封价格昂贵。且这种过滤装置维修工作量大并易出毛病。
本发明涉及一种不同于粗和/或细过滤的一种称为错流预涂方法(CrossflowPrecoatingProcess)。该方法仅仅在已有技术微错流(micro-crossflow)方法中的某些公共步骤使用。尤其是对那种带有用于残留物质的附加出口的滤篮有用，这是微错流过滤方法装置的必要条件。这里，残留物质是通过该出口排出的，而在设有过滤袋(filterbag)的过滤篮的情况下就不是这样，它是通过移走包含残留物质的过滤袋进行的。带有过滤袋的托篮(Supportbaskets)仅仅用来吸收来自过滤室的内部施加于该托篮的压力，而过滤室的体积则由过滤袋和过滤篮来确定。
在其它的已知过滤方法中，这些方法包括与滤篮本身相结合的再清洗过程，固体粒子通过与一般过滤操作中所应用的相反的液流方向中的滤液口排出。
这些过滤方法有一个共同的缺点，即过滤介质中的沉积粒子在过滤期间累积的如此快以致很快达到阈值，在这种情况下，过滤过程必须中断，且需要将预涂渍的固体粒子甚或整个过滤介质从过滤室中移走。
本发明所要解决的问题主要在于提供一种过滤方法，在这种方法中，滤饼一旦形成就能更长时间地用作过滤介质，能延迟过滤器的再生。本发明的方法也应该特别适合于自动化生产。
适合于实现该方法的装置也应该具有最少的运动部件，因而额外的能量消耗低(除了泵汲送液体所消耗的能量);该装置应该不易磨损和破裂，也不易出故障。
本发明的错流预涂方法由权利要求1特征部分中描述的特征加以辨别。
本方法的特征在于，一旦由滤液的近似幅射流(包括助滤剂)穿过滤篮已经形成滤饼(包括预涂助剂)，则含减少通过率的所不希望的滤饼增长通过在滤室的纵向中一个几乎是轴向支流的建立而得到抑制，该轴向支流通过滤室中的残留物质出口排出然后返回到滤室的入口。意外的作用是，这轴向支流对滤饼的内表面实质上有清洗作用，这使得过滤作业中滤饼的运行寿命更长。然而，在这种稳定化的过滤作业中，由于助滤剂的作用滤饼在过滤微细粒子方面仍然是有效的，在该滤饼的更深层中仍然完整无损地保持着这种作用。在一个理想情况下，返回的这部分轴向支流在预涂(助滤剂)的滤饼和由于错流作用在其内表面的浸蚀之间达到了某种平衡。
本发明的方法特别适合用于制造饮料如啤酒、果酒、水果汁和汽酒等的加工工艺。然而，这种过滤方法在其它领域如清漆和涂料工业上也可利用。在这种情况下，要处理的废物是极少的。它也适用于微过滤，对这种微过滤而言，错流方法在过去是不经济的。
错流预涂方法的又一实施例的优点(该实施例使用具有近似圆筒形滤室的滤篮)是再附加权利要求2中所述的再洗步骤，以便从滤室或滤篮中完全清除废弃的滤饼。通过滤机中的一渗透口在压力下将液体引入滤机，该液体从外面流入滤篮内，收集篮内滤饼的剩余物质并通过开口将残留物排出。尤其是，滤饼首先不溶解于水，这使其能泵出过滤室。这一方法不会给具有盘形滤机的过滤装置带来任何缺点，在该装置中，废弃的滤饼必须用机械来旋转该滤盘来将其磨损掉。除了从设置该方法所解决的问题中获得的优点外，还应看到，由于滤篮容易很好地适配于过滤机壳的总容积量，即只有极小的死区体积，所以能将滤机的总结构体积保持得很小。
该错流预涂方法(包括除去废弃滤饼)，特别适合于自动化生产。取决于过滤过程中所监测的已知参数如权利要求3中所述的渗液流和/或压差，用机械操作关闭阀门就能实现自动化生产。
如权利要求4所述，尽管连续过滤累积的滤液时需要连续处理步骤，该错流预涂方法的连续操作是仍可能的。因而基本上不需中间存贮或缓冲。
适合于实现如所述的错流预涂方法的滤篮构成了过滤机的基本结构，滤篮带有预涂(助滤剂)的滤饼。所述的滤篮其特征在于，除了滤篮中标准的开口(通常在顶部)之外还设有残留物开口。
根据权利要求7，再清洗作业步骤要求滤篮有几层同心的层，根据权利要求8，其中间层对过滤起的作用最大，而外层在两个可能的幅射液流中尤其具有支持作用。业已证实最合适的是具有筛目宽度为50-60微米的中间层。
在权利要求10中描述了一个在预涂装置中通常找不到的步骤，按此，将残留物开口与自动控制系统的中间关闭阀的管线，或与过滤机或压力容器中的滤液开口相连接。
仅将一个近似圆筒形过滤体装在压力容器中的过滤机特别有利于减少过滤机的体积。尽管如此，然而权利要求11描述了一种值得考虑的变型，尤其是在更大的过滤机时更是如此。
通过下面的描述能更详细地了解本发明。
利用8个附图描绘了本发明的实施例，它们分别表示如下
图1表示用于连续作业的整个错流预涂装置的示意图;
图2a表示能用于上述装置的滤机的剖示图;
图2b表示包含三个同心层(剖面)的滤篮图;
图3表示滤机的一变型的剖示图;
图4表示当滤饼形成时整个装置被激活的部分示图;
图5表示当滤饼稳定时整个装置工作的部分示意图;
图6表示滤饼再生时装置工作的部分示图;
图7表示清除滤饼时装置工作的部分示图;
图8表示用于再洗时整个装置的部分示图。
如图1所示错流预涂装置的核心是两个相同的交替工作的滤机1和2。
图2a的剖示图提供了有关滤机的更详细情况，在图中，标号3表明一个用盖4密封的耐压滤机壳体，壳体3中容纳了一个托篮或滤篮5。
正如图2b中所见，滤篮5包含三个同心层50、51和52，其最内层50和最外层52用作粗筛支持层，而中间层51作为过滤用途的细筛。
托篮5的特定特征如图2a所示是有一个残留物开口6，该开口开到滤机壳体中的出口7内。托篮按常规在其顶部开口，该开口标号为8。
滤机的盖4上设有专门用来作为供给标准滤液的管线9。一渗透出口10装于壳体3的底部。
特别是参照图1和图4以下的描述就可看到应用上述滤机就能实现错流预涂方法。
一旦在工作过程起始时完成了初步的预涂渍，就用泵11将液体供给滤机1并将经过计量的助滤剂或稳定剂经泵12添加到液流中。在将如稳定剂与饮料分离或将良好的成饼状的固体粒子与其它液体分离的情况下，如果必要的话，则可省去预涂渍和随后添加助滤剂。在这种情况下，关闭元件13和14是打开的，而至滤机1的所有其它关闭元件是关闭着的。当该滤机已完全脱气时，则元件13关闭而关闭元件15附加打开以允许带有助滤剂的饮料或滤液经管线16进行循环。
后者的返回包含助滤剂的滤液的构象描绘在图4中。以这种方式，在托篮5的里面形成滤饼，如图2所示。当滤液返回时，形成带有埋置助滤剂的滤饼。当从滤机1中的渗透出口10流出的渗透液流清晰透明时就认为滤饼的厚度是足够的。然后关闭关闭元件15，且滤机1保持待用直至因一直工作的滤机2需要进行再生时为止。
参看图5，实际的过滤步骤的运行是通过打开关闭元件17，它允许渗透液从渗透出口10通往装填站(未标参考号)。连到滤机盖的管线9上的关闭元件14在这一阶段也处于打开状态。不仅取自相应未标号的存贮容器的渗透液和助滤剂不断地流经管线9，而且来自托篮内部的支流也是如此。该支流基本上以托篮的纵轴方向运行，它在图2中标以标号17。该支流通过残留物口6排放并通过装在残留物口6的关闭元件18和经返回管线16而返回到泵11。托篮中的该支流17在托篮和预涂滤饼中保持一个通道(未图示)口、能使滤机保持有效的运行，以致幅射流19也穿透过滤介质，在这种情况下，滤饼由于其表面保持干净而能避免过早堵塞。
当渗透液流降到预置值以下时，经通过关闭元件18的上述回流就开始起动，而进入“错流工作模式”。在此之前，关闭元件18首先保持关闭状态，而滤饼在过滤过程中仍借助于助滤剂继续形成;这具有这样的作用，即随着滤机上的压差增加的同时渗透液流下降。
在排放的渗透液已转入循环和滤机已保持运行之后，最后达到这种情况，即尽管循环的支流集中漂洗掉滤饼的顶层，却不再能产生充分的渗透流。在此时，通过关闭关闭元件14、17和18，和打开滤机2的关闭元件20和22，过滤从滤机1切换到待用的滤机2，从而使滤液能继续送达装填站。
可再生助滤剂如“PolyclarPlus”的独特优点在于，在滤机1中最后形成的滤饼能够再生。为了这个目的，如图6中所示，将碱液用泵22经关闭元件23、24和14送入滤机1的进口管线9。如果受污染，则碱液能经关闭元件17和25排放，或如果未受污染，则它经关闭元件26能返回到贮存容器且可再被利用。
随后是清除步骤，见图7，在整个作业期间，根据需要经常进行这种清除步骤。为了这个目的，水经泵27和关闭元件28至30通过管线9进入滤机1，并且能通过渗透出口10上的关闭元件17和经关闭元件25而排放掉。
最后，作为本方法中的最后步骤，图8显示了经过再生后的滤饼的再清洗。该步骤发生在滤饼已被充分彻底地漂洗时。为了进行再清洗，除了残留物(这种残留物会进入助滤剂容器)口7的关闭元件31外，将连接滤机1的其余关闭元件都关闭。关闭元件32和33也被关闭，这两个关闭元件是装在由泵27馈送水的管线上。水是用来清洗返回到助滤剂容器中的滤饼的剩余物，以便再使用。
对滤机2进行相应的类似步骤，但要及时相互交错，由于上述原因、有关的关闭元件不再从头至尾加以标号。
图3描绘了滤机的变型，其中，压力容器34包含三个并行的托篮结构35至37。至于每个托篮结构可由其多层构件组成。托篮中的开口38-40装在一托盘41的上面。托盘41上的压力容器室与一连接件42相联，这与图2中的进口管线9相类似。残留物开口43、44和45插入托架46中，它的下面则形成残留物室部分47。该室47备有一个残留物口48。一渗透出口49与托架41和46之间的空间连通。图3中所示的这种滤机虽然在三个托篮或过滤单元35、36和37实际上是相互并行的，但它的运行基本上与图2所示方式相同。
权利要求
1.一种错流预涂方法，其中将含有预滤浆的滤液加有任选的助滤剂的滤液从滤室的第一端(8)送入配置在压力容器中的至少一个近似圆筒形的所述滤室，流经所述滤室指定的过滤介质，形成一滤饼，作为渗透液排出、其特征在于，将含有助滤剂的滤液首先送进由滤篮(5)构成的滤室且经所述过滤介质渗透直到形成滤饼为止，且一支流从近似其轴(17)向相继穿过该滤室至所述第一端相反的滤室的另一端上的残留物开口，且该支流从该残留物开口排放、然后从该滤室的外部返回到该滤室的所述第一开口(8)。
2.如权利要求1所述的错流预涂方法，其特征在于，在压力下液体通过滤机中的一渗透开口(10)而被连续地送入所述滤机，从外部流入所述滤篮(5)且通过残留物开口(6)与洗出的残留物一起排放。
3.如权利要求1或2所述的错流预涂方法，其特征在于，在滤室中建立滤饼的连续步骤、利用滤室中的轴向支流稳定滤饼、和通过渗透开口(10)将液体引入滤机的再洗步骤，将它们作为渗透量和/或滤液入口(9)和渗透出口(10)之间压差的函数而加以控制。
4.如权利要求1至3的任一权利要求所述的错流预涂方法，其特征在于，其每一个包含至少一个压力室中的滤室的两个滤机(1，2)以下述方式交替操作，即在每一情况下，两滤机(1，2)之一建立滤饼或对波液过滤，在此同时两滤机中的另一个则进行再清洗或处于待用状态。
5.如前述任一权利要求所述的错流预涂方法，其特征在于，将与纤维素相结合的聚乙烯吡咯烷酮用作助滤剂。
6.一种实现如权利要求1至5的任一权利要求所述的错流预涂方法所使用的滤篮，它近似为圆筒形且开口在其顶部，其特征在于，它在底部具有残留物开口。
7.如权利要求6所述的滤篮，其特征在于，它包含三个同心层(50，51，52)。
8.如权利要求7所述的滤篮，其特征在于，它具有三层(50，51，52)，其中间层(51)比最里层(50)具有更细的筛孔。
9.如权利要求8所述的滤篮，其特征在于，中间层(51)的筛目宽度为50-60微米。
10.一种具有至少一个实现如权利要求1至5的任一权利要求所述的错流预涂方法的滤篮的错流预涂装置，它使用如权利要求6至9的任一权利要求所述的滤篮，其特征在于，压力容器(3，4)具有残留物出口(7)且关闭阀(15)配置在残留物出口和压力容器的滤液入口(9)之间的管线中。
11.如权利要求10所述的错流预涂装置，其特征在于，多个过滤单元(35，36，37)配置在压力容器(34)中，它们的残留物开口(43，44，45)插入共用的残留物室中，该残留物室备有残留物出口(48)。
全文摘要
在一种错流预涂方法中，将含有预滤浆和可选择地加有助滤剂的滤液通过滤室一端上的开口送入至少一个大致为圆筒形的滤室。滤室由设在压力容器中的滤篮构成。滤液流经滤室指定的过滤介质形成的滤饼，并作为渗透液排放。滤饼最初由含有助滤剂的滤液在滤室中形成，滤液渗透穿过所述过滤介质。因此，为了延长过滤介质的使用寿命，将一支流以近似轴向流经滤室至另一端上的残留物开口。该支流一旦从残留物开口排出，它就从滤室的外部返回到滤室的第一开口。
文档编号B01D29/11GK1088469SQ9311427
公开日1994年6月29日 申请日期1993年11月9日 优先权日1992年11月9日
发明者弗兰克·M·基尔多尔夫, 格哈德·利曹 申请人:Isp投资股份有限公司