專利名稱：橫流過濾設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在權(quán)利要求1的前序部分中所述的一種橫流過濾設(shè)備。
如果涉及到要對于分子彌散的或膠體彌散的混合物進行過濾-在某種情況下有固體或懸浮物的成分，那就可以有利地應(yīng)用這樣的橫流過濾設(shè)備。這種混合物的例子就是象在生產(chǎn)果實汁或水果汁時首先產(chǎn)生的混合物那樣。這些混合物然后一方面通過過濾而分離成清澈的果實汁或水果汁，另一方面是基本上殘留的懸浮漿料?；旌狭侠缭谶^濾前也還可以添加進活性炭，以達到某些作用。這種活性炭然后也必須和懸浮料一起與液體分離。
在權(quán)利要求1的前序部分中所述的橫流過濾設(shè)備由WO-A1-01/51186就已知了。此處說明了一種解決辦法，即如何能除去由于固體滯留物成分而引起的過濾模塊堵塞。在這種類型的設(shè)備里也就是存在如下問題過濾元件可能發(fā)生堵塞，從而生產(chǎn)不得不中斷，以便首先除去所述堵塞。但生產(chǎn)中斷是不希望的。
由EP-A1-0669159已知一種用于對過濾模塊進行反沖洗的方法。由于這里是指水凈化用的過濾模塊，因而并沒有產(chǎn)生與生產(chǎn)果實汁或水果汁可比較的一些問題。
由WO-A2-02/26363已知了一種膜過濾設(shè)備。該設(shè)備包括一個用于煙薰的裝置。通過對所要過濾的混合物進行煙薰可以改變在膜過濾模塊進口和出口之間的壓差，從而使該壓差例如變?yōu)榈扔诹?，這應(yīng)該能改善過濾設(shè)備的效率。
由瑞士專利申請2242/01已知，在過濾過程中監(jiān)測混合物的粘度。這樣就可以達到根本就不會發(fā)生堵塞。
由WO-A1-00/03794已知一種過濾設(shè)備，在此設(shè)備中在過濾循環(huán)結(jié)束之后通過一個閥門可以輸入沖洗水，該沖洗水用于將高粘度殘留物從過濾器單元里擠排出去。通過一種這樣的沖洗，如果及時進行的話，那就能阻止發(fā)生堵塞。但是進行沖洗決不是沒有問題了，因為粘度發(fā)生了突然的變化。因此盡管及時進行沖洗仍可能在過濾模塊的膜管里發(fā)生殘留物的堵塞。
由瑞士專利申請0204/02已知，這樣來進行沖洗，從而阻止了粘度發(fā)生突然性的變化。
也已熟知(WO-A2-01/15797)在壓力作用下驅(qū)動這樣一種設(shè)備的儲液箱-所謂的配料液箱。在所要過濾的混合物上作用某個壓力，它例如由壓縮空氣產(chǎn)生。其優(yōu)點在于用于運輸混合物的泵所需功率較小。
已知有各種不同方案的橫流過濾設(shè)備，它們都可以實現(xiàn)可靠的運行。但原則上存在以下問題也可能出現(xiàn)不可預(yù)見的故障，它們會造成運行中斷。例如可能出現(xiàn)斷電，這會使橫流過濾設(shè)備立即發(fā)生停機。如果殘留物在運行過程中已經(jīng)達到一個高的粘度的話，那么輸送泵的停止運行就造成了殘留物留在過濾元件里。這可能造成過濾元件的堵塞，它使重新啟動輸送不可能。那么必須拆除過濾元件并用手工清洗，但這也并不總是可行的。
本發(fā)明的任務(wù)是提出一種橫流過濾設(shè)備，在此設(shè)備中即使在不可預(yù)見的事故時仍能避免過濾元件的堵塞。
所述的任務(wù)按照本發(fā)明通過權(quán)利要求1的特征來解決。有利的改進方案見從屬權(quán)利要求。下面根據(jù)附圖
對本發(fā)明的實施例進行詳細說明。
唯一的附圖表示了一種橫流過濾設(shè)備的示意圖。
在圖中1表示一個過濾元件，其中將所想要的液相從混合物里分離出來。它并不取決于過濾元件1的結(jié)構(gòu)類型。如果過濾元件1例如包含有直的或卷繞的管狀膜或者毛細管的話，那就首先應(yīng)用本發(fā)明，這是因為用這樣的過濾元件1大多就可以處理具有高含量懸浮漿料的混合物。如果過濾元件1的一些部分出現(xiàn)了堵塞，那么就有規(guī)律地造成停止工作，并伴有其所有不利的后果。
所需過濾的混合物位于一個產(chǎn)品液箱2里。它從此液箱經(jīng)過一個輸送管路3抵達過濾元件1。在輸送管路3里使用了一個輸送泵4和一個流量計5，其中輸送泵4的轉(zhuǎn)速可以由流量計5來控制或調(diào)節(jié)，從而使得或者是通過輸送管路3的運輸能力或者是在過濾元件1的入口處在輸送管路3里的壓力保持恒定。這就可以按已知的方式實現(xiàn)一種經(jīng)濟的生產(chǎn)。
在產(chǎn)品液箱2的通入到輸送管路3里的出口處有一個油箱截止閥6，它可以電動地或風(fēng)動地操縱。在過濾元件1的次級側(cè)有一個透過物管路7連接在這個元件上，通過該透過物管路使所述在過濾元件1里分離出的透過物、也就是說例如清澈的水果汁能夠被取走。
另一方面有一條回流管路8從過濾元件1通至產(chǎn)品液箱2。其中，使殘留物從過濾元件1返回至產(chǎn)品液箱2。在所述回流管路8里設(shè)有一個節(jié)流閥9，它同樣可以電動地或風(fēng)動地操縱。這個節(jié)流閥9可以由一個殘留物管路壓力傳感器10而來地進行控制，該傳感器檢測過濾元件1的殘留物入口處的壓力。在回流管路8處可以緊靠在過濾元件1之后布置另一個殘留物管路壓力傳感器10’。由殘留物管路壓力傳感器10可以檢測到的、緊靠在過濾元件1之前在回流管路3里的壓力與泵4的輸送能力和過濾元件1的狀態(tài)有關(guān)?；旌衔锏恼扯扔撸髯枇驮礁?。粘度的增高可能是例如由于混合物中固體物質(zhì)或懸浮物質(zhì)的含量增高引起的。根據(jù)這種通流阻力可以電動地或風(fēng)動地使節(jié)流閥9或多或少地打開或者關(guān)閉。在回流管路8通入到產(chǎn)品液箱2里之前有一個回流管路截止閥11，如果這個閥要使離開過濾元件1的殘留物都返回至產(chǎn)品液箱2的話，那么該閥是常開的。
位于液箱2里的混合物在液箱截止閥6打開時借助于輸送泵4運輸至過濾元件1。在過濾元件1里從混合物里分離出透過物。殘留物則通過回流管路8在回流管路截止閥11開啟時返回至產(chǎn)品液箱2。因而在過濾時就使循環(huán)流動的混合物的粘度提高了，因為如果在過濾元件1中分離出的透過物越多，在混合物中的固體物或懸浮物的成分就總是不斷提高。同時過濾能力下降了。若混合物的粘度達到某個大小，那就必須終止過濾，確切地說要及時終止，從而使過濾元件1不會堵塞。循環(huán)流動的混合物因此可以通過開啟一個布置在過濾元件1之后的排出閥12從回路里排出。
若要開始過濾過程的話，那么首先經(jīng)過一段產(chǎn)品管路13將所要過濾的混合物輸送給產(chǎn)品液箱2。然后使輸送泵4運行。開始時在產(chǎn)品液箱2里的混合物粘度相對較低。對于輸送泵4的調(diào)節(jié)應(yīng)保證通過輸送管路3的輸送能力保持恒定。在過濾元件1里分離出透過物，因而離開過濾元件1的殘留物具有較高的粘度。該殘留物又被輸送給產(chǎn)品液箱2。其數(shù)量則由于在過濾元件1里分離出透過物而變少了。通過產(chǎn)品管路13輸入另外的混合物用于進行補償。隨著過程的不斷進展，處于液箱2里的混合物的粘度就不斷地增高。如果輸送泵4使經(jīng)過輸送管路3的輸送能力保持為恒定的話，那么粘度增高就造成了用殘留物管路壓力傳感器10可以檢測到的壓力升高。因為這個壓力針對過濾元件1的可承載性不得超過某一個極限值，因此輸送泵4的調(diào)節(jié)必須要保證不超過這個極限值。過濾能力則下降。
這樣就可以達到一種狀態(tài)過濾能力對于一種經(jīng)濟地運行來說太小了，而且最終也不再可靠了，那么就要終止過濾。但是不得使過濾設(shè)備里的輸送泵4關(guān)停，因為這不可避免地會造成堵塞?，F(xiàn)在就必需將處于設(shè)備里的混合物從所述設(shè)備里排出。熟知的方式是通過沖洗。為使所述位于過濾元件1的次級側(cè)的產(chǎn)品、透過物不會由于沖洗水而變稀，要在開始沖洗過程之前將產(chǎn)品排出。
因此設(shè)有一個沖洗水箱14，從水箱里可以將沖洗水經(jīng)過一條沖洗管路15引入到輸送管路3中。在沖洗管路15里設(shè)有一個沖洗管路截止閥16。在沖洗水箱14和沖洗管路截止閥16之間還設(shè)有一個元件，其任務(wù)在于阻止在打開沖洗管路截止閥16時讓可觀數(shù)量的混合物從輸送管路3回流至沖洗水箱14。當(dāng)從過濾過程過渡至沖洗過程的同時，或多或少地關(guān)閉液箱截止閥6，并打開沖洗管路截止閥16。液箱截止閥6和沖洗管路截止閥16由一個控制儀20來操縱，用此儀器可以控制所述過濾過程。在或多或少同時地開啟沖洗管路截止閥16和關(guān)閉液箱截止閥6時，由于在產(chǎn)品液箱2里的容量和沖洗水箱14里的容量之間的一個液位高度差H、如果該液位高差H達到某個數(shù)值的話，就可能使混合物從產(chǎn)品液箱2流向沖洗水箱14，其中也必須考慮到產(chǎn)品液箱2里的密度大于沖洗水箱14里沖洗水的密度。通過所述的元件阻止了可觀數(shù)量的混合物在向著沖洗水箱14的方向上的這種進入。由于在已知的過濾設(shè)備中沖洗管路15大多達到幾米長，因此沖洗水箱14沒有受到混合物進入的傷害。沖洗水箱14里的水也就是說未受污染。
這種阻止混合物回流的元件或者是一種止回閥17或者是一種回流節(jié)流閥17’，如同這由瑞士專利申請0204/02中所知的那樣。
在以前所描述的生產(chǎn)循環(huán)結(jié)束時沖洗水位于過濾元件1里。那么關(guān)停橫流過濾設(shè)備。然后也可以進行維護作業(yè)。
一種這樣的橫流過濾設(shè)備可以很可靠、很經(jīng)濟地運行。正常運行時可以可靠地排除過濾元件1的堵塞。但是存在如下問題故障造成設(shè)備的關(guān)停，如這在開頭所述那樣，其中供電中斷首先可能是故障的原因。但也可能是其它的失效。
因此按照本發(fā)明規(guī)定了有一種壓縮空氣管路25通入輸送管路3中到達過濾元件1，該壓縮空氣管路可以由一個壓縮空氣截止閥26截止住。通過打開壓縮空氣截止閥26借助于壓縮空氣將過濾元件1里的殘留物從過濾元件1里排出去。為使壓縮空氣不進入輸送管路3和布置在此管路里的輸送泵4以及流量計5，還必需在過濾元件1的附近在輸送管路3里設(shè)一個輸送管路截止閥28。
由瑞士專利0204/02已知的排出閥12如圖所表示的那樣最好在緊靠過濾元件1之后進行布置。
由于斷電，即使是控制儀20也不再起作用了，為了在斷電時能使殘留物從過濾元件1里立即排出，在它可能堵塞之前，按照本發(fā)明壓縮空氣截止閥26的性能應(yīng)使該閥在沒有控制時能夠自動地打開。同時輸送管路截止閥28的性能應(yīng)使該閥在沒有控制時自動地關(guān)閉。節(jié)流閥9以及回流管路截止閥11或排出閥12的性能同樣也要使它們在沒有控制時能自動地打開。若節(jié)流閥9和回流管路截止閥11有這種性能的話，那就借助于壓縮空氣將從過濾元件1里排出的殘留物引入到產(chǎn)品液箱2里，這一般是合理的。但是另一種可選方案也可以這樣來設(shè)計排出閥12，使該閥自動地開啟。那么就將由過濾元件1排出的殘留物引入一個回收槽30里，從而可以由維護人員隨后決定，這部分殘留物應(yīng)該怎么處理。
如果發(fā)生了一個故障-無論是由于斷電或是由于操作了一個緊急停車開關(guān)，那么一方面自動打開壓縮空氣截止閥26，另一方面自動打開回流管路截止閥11或排出閥12，而輸送管路截止閥28則自動關(guān)閉。不必進行操縱也就可以使過濾元件1里的殘留物瞬間通過壓縮空氣從過濾元件1里排出。
以前所述的閥的自動開啟或關(guān)閉可以根據(jù)閥的結(jié)構(gòu)型式和控制的種類而且也根據(jù)故障種類按各種不同的種類和方式來解決。那么例如在發(fā)生故障時通過彈簧力同樣可以如同通過風(fēng)動控制那樣實現(xiàn)開啟或關(guān)閉。
壓縮空氣管路25最好具有一個蓄壓器32。這樣就有足夠數(shù)量的壓縮空氣在緊靠著橫流過濾設(shè)備處提供使用。經(jīng)常存在的問題是在運行時現(xiàn)有的壓縮空氣管路并不具有大的橫斷面，而且相對較長。為了保證完全吹凈過濾元件1并順暢地進行，這個蓄壓器32是有利的。蓄壓器32的大小取決于橫流過濾設(shè)備的情況，也就是說尤其取決于過濾元件1的尺寸。由于在斷電時壓縮空氣的產(chǎn)生同樣也結(jié)束了，因此這個蓄壓器32根據(jù)設(shè)備的情況來說是不可缺少的，這樣可以保證足夠的可靠性。
為了清楚起見在圖中并未畫出從控制儀20通向壓縮空氣截止閥26和通向輸送管路截止閥28的控制線路。
蓄壓器32里的壓縮空氣最好具有至少3巴的壓力。壓力的上限由過濾元件1或者其膜管的承載極限來確定。
若沒有有效能的壓縮空氣系統(tǒng)提供使用的話，那就不用壓縮空氣也可以用其它的壓縮氣體-例如氮氣，它可取自高壓瓶34。蓄壓器32則由該高壓瓶34供給壓縮氣體，這借助于一個減壓閥35無需輸入外界能量就可以自動地進行。
令本領(lǐng)域技術(shù)人員驚奇的是這里所述的解決辦法，就是可以將殘留物從過濾元件1里借助于壓縮空氣排出，這事實上已經(jīng)實行了，因為本領(lǐng)域技術(shù)人員知道借助于沖洗水來排出殘留物一定可能是有問題的，正如開頭在評論WO-A1-00/03794時所述的那樣。也就是說它可能一定會造成過濾元件1的局部堵塞。這是由于過濾元件1一般由許多平行的膜管組成。如果突然地運送沖洗水，這種水將高粘度的混合物從過濾元件1里擠出，那么就可能發(fā)生以下情況高粘度的混合物保留在過濾元件的各個膜管里，而這種混合物則通過沖洗水而被從另外的膜管里排出。在那個由于這種膜管的公差而具有最小過濾能力的膜管里在此時刻存在所述至少的固體。這些膜管因此首先由沖洗水自由沖洗。因此沖洗水可以無阻礙地流過此膜管，這造成了在膜管長度上的壓差下降，這又可能造成使余留的壓差不再能足夠地自由沖洗其余的、具有更多固體的膜管。
令人驚奇的是借助于壓縮空氣成功地使殘留物從膜管里釋放出來，正如所述詳盡的試驗所展示的那樣。壓縮空氣的令人驚奇的作用可能與它的可壓縮性有關(guān)聯(lián)。即使在應(yīng)用壓縮空氣進行自由沖洗時，也首先自由沖洗了至少有固體的膜管。一旦所涉及的膜管暢通了，那么壓縮空氣通過該膜管的流動速度就大大提高，也就是明顯高于用沖洗水所產(chǎn)生的那種流動速度，因為沖洗水的流動速度由輸送泵4的輸送能力來確定并因此受到限制。由于壓縮空氣的流動速度上升得較高，因而在首先暢通的膜管上的壓力降也升高。這就造成了為了使其余的膜管暢通，有一個更高的壓差提供使用。
權(quán)利要求
1.具有至少一個過濾元件(1)的橫流過濾設(shè)備，可以從一個產(chǎn)品液箱(2)經(jīng)過輸送管路(3)向該過濾元件輸送混合物，其中在產(chǎn)品液箱(2)和輸送管路(3)之間布置了一個液箱截止閥(6)，并且在此設(shè)備中沖洗水可以從一個沖洗水箱(14)經(jīng)過一個沖洗管路(15)和一個沖洗管路截止閥(16)而輸入到輸送管路(3)里，其特征在于，-在輸送管路(3)進入到過濾元件(1)之前設(shè)有一個輸送管路截止閥(28)，而且在過濾元件(1)入口側(cè)通入一個壓縮空氣管路(25)，該管路可由一個壓縮空氣截止閥(26)截止住，-輸送管路截止閥(28)的性能應(yīng)保證該閥在故障情況下能自動關(guān)閉，-壓縮空氣截止閥(26)和節(jié)流閥(9)的性能應(yīng)保證該閥在故障情況下能自動開啟，以及-回流管路截止閥(11)或者一個布置在過濾元件(1)之后的排出閥(12)的性能應(yīng)保證該閥在故障情況下能自動地開啟。
2.按權(quán)利要求1所述的橫流過濾設(shè)備，其特征在于，在壓縮空氣管路(25)里設(shè)有一個蓄壓器(32)。
3.按權(quán)利要求2所述的橫流過濾設(shè)備，其特征在于，蓄壓器(32)可以加載到至少為3巴的壓力。
4.按權(quán)利要求1至3中任意一項所述的橫流過濾設(shè)備，其特征在于，回流管路截止閥(11)的性能應(yīng)保證該閥在故障情況下能自動打開，因而可以將從過濾元件(1)里借助于壓縮空氣而擠排出的殘留物運輸?shù)疆a(chǎn)品液箱(2)中。
5.按權(quán)利要求1至4中任意一項所述的橫流過濾設(shè)備，其特征在于，排出閥(12)的性能應(yīng)保證該閥在故障情況下能自動地開啟，從而可以將從過濾元件(1)里借助于壓縮空氣而擠排出的殘留物運入一個回收槽(30)里。
6.按權(quán)利要求1至5中任意一項所述的橫流過濾設(shè)備，其特征在于，蓄壓器(32)可以通過一個減壓閥(35)從一個高壓瓶(32)里供給得到壓縮氣體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有至少一個過濾元件(1)的橫流過濾設(shè)備，來自一個產(chǎn)品液箱(2)的混合物經(jīng)輸送管路(3)可以輸送給該過濾元件。此外從一個沖洗水箱(14)可以將沖洗水輸送給過濾元件(1)。按照本發(fā)明在輸送管路(3)進入過濾元件(1)之前設(shè)有一個輸送管路截止閥(28)并在過濾元件(1)的入口側(cè)接入一個壓縮空氣管路(25)，該壓縮空氣管路可由一個壓縮空氣截止閥(26)截止住，其中輸送管路截止閥(28)的性能應(yīng)保證在故障情況下自動關(guān)閉，而壓縮空氣截止閥(26)和其它閥(9，11，12)的性能應(yīng)保證自動開啟。有故障時，例如由于停電，借助于壓縮空氣擠出在過濾元件(1)里的滯留物，使它在設(shè)備停機時可以不造成堵塞。這樣就避免了由于過濾元件(1)的堵塞而造成的運行故障。
文檔編號B01D65/02GK1646210SQ03808055
公開日2005年7月27日 申請日期2003年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月10日
發(fā)明者E·哈特曼 申請人:布克-蓋耶股份公司