过滤元件制造技术

本发明专利技术涉及一种用于交叉流过滤和死端过滤的过滤元件，该过滤元件可以以合理的成本制造并且能够适应各种过滤应用；该过滤元件包括：具有非滤液侧和滤液侧的多孔片材，所述片材被布置在沿纵向方向延伸的多个褶皱中，每个褶皱具有第一壁部和第二壁部，所述第一壁部和第二壁部在垂直于所述纵向方向的方向上从所述褶皱的开口的第一端延伸到封闭的第二端，所述第一壁部和第二壁部彼此间隔开；以及沿所述褶皱的纵向方向延伸的非滤液流体供给装置，其中所述流体供给装置与每个褶皱的第一端或第二端大致沿所述褶皱的整个长度流体连通，所述流体供给装置设置有开口，所述开口被设计成在大致与所述褶皱的纵向方向垂直的方向上提供从供给装置进入所述褶皱的流体流动。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种用于交叉流过滤和死端过滤的过滤元件，该过滤元件可以以合理的成本制造并且能够适应各种过滤应用；该过滤元件包括：具有非滤液侧和滤液侧的多孔片材，所述片材被布置在沿纵向方向延伸的多个褶皱中，每个褶皱具有第一壁部和第二壁部，所述第一壁部和第二壁部在垂直于所述纵向方向的方向上从所述褶皱的开口的第一端延伸到封闭的第二端，所述第一壁部和第二壁部彼此间隔开；以及沿所述褶皱的纵向方向延伸的非滤液流体供给装置，其中所述流体供给装置与每个褶皱的第一端或第二端大致沿所述褶皱的整个长度流体连通，所述流体供给装置设置有开口，所述开口被设计成在大致与所述褶皱的纵向方向垂直的方向上提供从供给装置进入所述褶皱的流体流动。【专利说明】过滤元件
本专利技术涉及一种过滤元件以及包括这种过滤元件的过滤系统。具体地，本专利技术涉及一种包括多孔性片材的过滤元件，该片材是用于在所谓的死端过滤或交叉流过滤步骤中分离出流体(在下文中称为非滤液)的一种或多种组分。
技术介绍
包括采用深度型过滤材料形式的褶状多孔片材的过滤元件在死端过滤领域被大量使用。W000 / 40319A1公开了死端过滤过滤元件，该过滤元件包括在所谓改进型W形褶皱构造中的各种类型的褶状过滤器片形介质，从而实现与所谓螺旋型褶状过滤元件相比的高密度过滤介质。过滤介质可以属于深度型过滤器或过滤膜类型。包括许多中空纤维作为膜材料的过滤元件，在交叉流过滤领域被大量使用。在用于交叉流过滤的其它现有技术过滤元件中，使用采用薄片形态的多孔膜材料。通常，在过滤箱中以平面构型组装有多个膜片。用于交叉流过滤的、包括波纹状或褶状多孔膜片材的过滤元件例如公开于W02005 / 094963A1和 W02007 / 038542A2 中。膜的污染是一个已由现有技术中的各种方法中得到解决的重要方面。穿过膜和沿非滤液流体流道的压降以及在整个膜上的均匀过滤条件是需考虑的另一重要方面。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供用于交叉流过滤或死端过滤的过滤元件；该过滤元件可以合理的成本制造并且与现有技术相比其优势在于它能够在无需过分努力的情况下适应各种过滤应用的问题。根据本专利技术的一个方面，过滤元件被设计成用于食品和饮料生产领域。根据本专利技术的其它方面，过滤元件可被设计成应用于药学和生物技术应用中的流体处理领域、以及燃料和化学品的处理。本专利技术的目的是通过如权利要求1所述的过滤元件而得以实现。根据本专利技术的过滤元件可被设计成用作死端过滤或交叉流过滤的过滤元件。在过滤元件设计成用于交叉流过滤的情况下、甚至当它未被明确指明的情况下，本说明书和权利要求中所使用的术语“滤液”同样地应被理解成滤液/渗透液。通常，褶皱的纵向方向平行于过滤元件的轴向方向。本专利技术过滤元件的非滤液流体供给装置沿褶皱的整个长度与各褶皱的第一端或第二端流体连通，并且在垂直于褶皱纵向方向的方向上以增加的均匀性使非滤液流体流入褶皱中。有利地，本专利技术过滤元件可被设计成能够严格控制过滤条件并且能够容易地适应许多应用的要求。本专利技术过滤元件可容易地被设计以显示非滤液的均匀流体流动，以及特别是沿非滤液流体流道长度的十分均匀的穿过片材的受控制的压降。本专利技术过滤元件非常适合于单次通过的交叉流过滤。在多级单次通过的过滤中，过滤元件可以适应于前面级中的增加的滞留液(用作后面级中的非滤液)粘度。本专利技术过滤元件可以提供与中空纤维膜过滤元件大致相同的单位体积片材表面积。然而，有利地，本专利技术过滤元件显示显著较低的压降、更均匀的流体流动、降低的污染倾向、和更长的使用寿命。本专利技术的详细描述在许多情况下，本专利技术过滤元件将被设计成交叉流过滤元件，然而，根据本专利技术的过滤元件也可以被设计成死端过滤装置。用于提供多个褶皱的片材可以是选自深度型过滤材料或膜型过滤材料。在交叉流过滤的情况下，优选的是膜型过滤材料。在下面的更详细说明中，重点将放在交叉流过滤元件上，然而本文所提供的细节、优点和其它说明在这种说明不涉及交叉流装置的具体特征(例如滞留液流道等的设计)的范围内也将适用于死端过滤装置。根据本专利技术的过滤元件特别适用于交叉流过滤，因为与常规交叉流过滤装置相比用于非滤液的流体流道通常相对较短。通常，这些褶皱将在垂直于它们的纵向方向(或者过滤元件的轴线)的方向上延伸，对应于大约50mm或以上的褶皱内部从褶皱一端到另一端的非滤液流体流道的长度。在此垂直方向上流道长度的典型的优选上限约为500mm、更优选约为300mm、最优选约为200mm。可以通过使根据本专利技术优选方面的片材成波纹状来提供这些褶皱。然而，也可以通过沿片材条的平行边缘连接构成褶皱壁部第一端和/或第二端的片材的条而形成褶皱。多孔性片材优选地选自柔性材料，但至少对于下述的一些实施例也可以使用刚性材料。沿褶皱纵向方向延伸的流体供给装置可被设计成具有一个或多个具有相对较大横截面的通道，这些通道提供进入褶皱的非滤液流体的无阻碍进料。非滤液供给装置可包括中央进料通道，该中央进料通道将非滤液供给入单独褶皱中。在替代的实施例中，过滤元件的非滤液供给装置可包括若干进料通道，这些进料通道用于将非滤液提供入单独褶皱中。两种类型的供给装置可具有进料通道，该进料通道被设计成具有从过滤元件进料侦_其相对端减小的横截面积，该相对侧通常将被闭合。过滤元件当被设计用于交叉流过滤时将进一步包括大致沿褶皱整个长度延伸的滞留液接收装置。所述接收装置同样地大致沿褶皱整个长度设置有开口，这些开口是用于在褶皱一端处在大致垂直于褶皱纵向方向的方向上接收来自褶皱的滞留液。滞留液接收装置优选地包括一个或数个通道，这些通道具有从其封闭端到排出来自过滤元件的所述滞留液的端部增大的横截面积。在特定的死端过滤应用中可提供额外的非滤液装置；该装置的结构如果不与滞留液接收装置相同则可以与之相似。然后，过滤元件的褶皱将在它们的第一端和第二端处接收非滤液。通常，将多个褶皱以彼此间为预定的优选规则的距离周向地布置在过滤元件中心轴线的周围，任选地褶皱开口端的位置比褶皱封闭端更接近中心轴线。术语开口端是指这样的部分，在该部分处褶皱壁部的非滤液表面相互间隔开，而壁部的非滤液表面在封闭端处则相互接触。在许多实施例中，褶皱的开口端将位于过滤元件的内部。在一些实施例中，褶皱的开口端可位于外周处，并且褶皱的封闭端指向过滤元件的中心轴线。可将非滤液流体提供入过滤元件褶皱的开口端和/或封闭端。根据优选实施例的过滤元件包括在大致平直方向上径向延伸的褶皱。根据另一个优选实施例，过滤元件的褶皱在与径向方向倾斜的方向上延伸，并且更优选地具有弯曲或弧形横截面形状，通常称为螺旋褶皱。弯曲褶皱中的流动特性与平直构造相比的优势在于，褶皱通道中的流体流动引起所谓的Dean漩涡，该漩涡防止对片材非滤液表面的污染。当使用膜型片材时，这是特别重要的。结构元件 优选地，根据本专利技术的过滤元件包括结构元件，这些结构元件在多孔性片材的非滤液侧处位于褶皱内部。这些结构元件引导流体流沿褶皱的第一和第二壁部从一端流动到另一端。优选地，这些结构元件不遮蔽片材的大部分的上游或者非滤液表面。因此，这些结构元件优选地被设计成将片材与结构元件的接触面积限制到最小。通常，所述结构元件可以是整体结构或者包括两个或两个以上的单独部件。根据本专利技术的一个方面，这些本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种过滤元件，包括：具有非滤液侧和滤液侧的多孔片材，所述片材被布置在沿纵向方向延伸的多个褶皱中，每个褶皱具有第一壁部和第二壁部，所述第一壁部和第二壁部在垂直于所述纵向方向的方向上从所述褶皱的开口的第一端延伸到封闭的第二端，所述第一壁部和第二壁部彼此间隔开；沿所述褶皱的纵向方向延伸的非滤液流体供给装置，其中所述流体供给装置与每个褶皱的第一端或第二端大致沿所述褶皱的整个长度流体连通，所述流体供给装置设置有开口，所述开口被设计成用以在大致与所述褶皱的纵向方向垂直的方向上提供从供给装置进入所述褶皱的流体流动。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：M·泽勒，W·迪默，
申请(专利权)人：帕尔公司，
类型：发明
国别省市：