專利名稱：切向過濾裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用通常稱為膜的分離件來分離分子或顆粒的技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明適于確保包含在待處理的液態(tài)介質(zhì)內(nèi)的分子或顆粒的分離。
本發(fā)明的目的尤其有利于應(yīng)用在一般的過濾裝置中過濾待處理液體的一般意義的過濾，尤其是納米過濾、超濾、微孔過濾等等。
這里的待處理的液體介質(zhì)尤其是指如牛奶、葡萄酒、水、果汁、糖及其衍生物之類的液體介質(zhì)。

背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，已知多種用于待處理的液體的過濾裝置的變型實(shí)施例。其中一些裝置特別地使用切向過濾并且結(jié)合有循環(huán)回路。切向過濾包括使待處理的液體平行于多孔性膜循環(huán)。由于待處理的液體在膜表面上以高速進(jìn)行循環(huán)，所以產(chǎn)生使沉積在該表面的物質(zhì)重新散開的剪切應(yīng)力，從而限制顆粒在膜表面的積聚并延緩膜的堵塞。
待處理液體在膜表面上“摩擦”，這導(dǎo)致壓降(壓頭損失)，該壓降關(guān)于膜的長度以線性方式變化。該壓降取決于膜的尺寸參數(shù)膜長度及其液力直徑(hydraulic diameter)；并取決于實(shí)驗(yàn)參數(shù)循環(huán)速率、產(chǎn)品粘度、密度。
切向過濾裝置包括至少一個(gè)過濾件，其包含多孔性膜，該膜限定了待過濾的液體的循環(huán)室以及收集穿過該膜后的濾液的腔室。過濾件包括至少一個(gè)且最常僅為一個(gè)的、用于待處理的液體的入口；至少一個(gè)且最常僅為一個(gè)的、用于排出已沿過濾件循環(huán)的滲余物(retentate)的出口。收集濾液的空間與至少一個(gè)且最常僅為一個(gè)的、用于濾液的出口相連通。該濾液被澄清；該滲余物對應(yīng)于待處理的液體的濃縮物，呈不能夠穿過過濾件的孔的顆粒的形式。所述裝置最常包括循環(huán)回路，即在進(jìn)入過濾件之前，至少一部分滲余物被再注入，以便進(jìn)行連續(xù)的再濃縮，從而避免過多的浪費(fèi)。
所述膜包括支承件，該支承件的表面涂覆有很薄的過濾層，待處理的液體在該表面上循環(huán)。這些膜可以是有機(jī)類型的，即由一種或多種聚合物如聚砜(polysulfones)、聚醚砜(polyethersulfones)、聚酰胺、乙烯基多氟化物(vinyl polyfluorides)制成。該膜還可以是無機(jī)類型，本發(fā)明優(yōu)選采用這類膜，無機(jī)膜包括多孔性陶瓷層，例如碳、鋯、氧化鋁或氧化鈦。
所述膜可具有不同的幾何形狀，如平面或管狀。通常，在一個(gè)模塊或殼體中設(shè)置若干個(gè)膜。
所述過濾裝置包括至少一個(gè)過濾模塊，其裝有一組管狀過濾件，所述過濾件彼此平行地延伸并且其每個(gè)端部密封地安裝在定位板上。各過濾件包括至少一個(gè)用于待過濾的液體的循環(huán)通道。所述過濾件確保液體的切向過濾，以便在所述過濾件的外圍表面上獲得流出的濾液，該濾液將被收集在位于定位板和殼體之間的收集空間內(nèi)。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的第一變型，過濾裝置安裝在循環(huán)回路內(nèi)，在該循環(huán)回路中，循環(huán)泵經(jīng)由用于輸入待過濾的液體的流入通道(intake channel)以及用于供給待處理的液體的供給通道連接至該過濾裝置，返回通道通入該供給通道中，該返回通道回收一部分已在所述過濾件內(nèi)部循環(huán)過的液體，這部分液體稱為滲余物。該循環(huán)泵還確保待過濾的液體在這些過濾件內(nèi)的高速循環(huán)，這易于產(chǎn)生使沉積在膜的表面上的物質(zhì)重新分布的剪切應(yīng)力。
其他的過濾裝置，例如在專利申請F(tuán)R 2810256和WO 01/96003中描述的過濾裝置，包括直接集成在殼體內(nèi)的循環(huán)回路。
所述裝置的優(yōu)點(diǎn)在于顯著地降低裝置的總捕獲容積(capture volume)，特別是降低了與待處理的液體相對應(yīng)的捕獲容積，直接結(jié)果是該裝置內(nèi)部的接觸時(shí)間的減少。這種接觸時(shí)間的減少使液體在該系統(tǒng)內(nèi)的受熱減少。
不管系統(tǒng)的構(gòu)造如何，對于切向操作而言，必須在裝置的操作周期內(nèi)監(jiān)控(heed)使得過濾器不堵塞的實(shí)驗(yàn)條件。
現(xiàn)有多種理論試圖預(yù)測膜裝置內(nèi)的滲透通量(permeate flux)。其中一種理論將紊流的層流底層(laminar sub-layer)的厚度限定為主要參數(shù)。顯而易見，沉積在膜表面上的物質(zhì)的厚度不能夠超過該層流底層的厚度。因而，該底層表示殘留的濾餅(filter cake)的厚度。因此，能夠合理估計(jì)的是，該底層越薄，膜的滲透率越高。
以下方程給出了層流底層的厚度 其中 χ＝層流底層的厚度； ν＝待過濾的液體的運(yùn)動粘度(kinematic viscosity)； ρ＝待過濾的液體的密度； τω＝壁剪力； k＝系數(shù)。
壁剪力的值由下列方程給出 其中 λ＝摩擦系數(shù) VL＝待過濾的液體的循環(huán)速率 摩擦系數(shù)的值由下列方程給出 其中，Re是待處理的液體的雷諾數(shù)。
該雷諾數(shù)等于 其中 R＝待處理的液體循環(huán)的通道液力半徑； η＝待過濾的液體的動力粘度(dynamic viscosity)。
因此可見，為了評估膜在切向操作下的不堵塞性，必須考慮下列因素 -循環(huán)速率； -待過濾的液體的密度； -動力粘度和運(yùn)動粘度(后者等于動力粘度除以密度)。
在膜的工作期間，根據(jù)物質(zhì)(species)的斷開能量(cut-off power)，一些物質(zhì)被阻留，而其他物質(zhì)穿過該膜。顯然，被阻留的物質(zhì)的濃度增大，導(dǎo)致沿膜循環(huán)的液體的粘度和密度增大。
在這些條件下 -雷諾數(shù)減小， -摩擦系數(shù)增大， -壓降(壓頭損失)增大， -壁剪力升高， -層流底層的厚度減小，使得滲透率增高。
粘度和密度的增大可導(dǎo)致滲透率增高。然而實(shí)際中的情況是相反的。所述預(yù)測的滲透率隨著粘度和密度的增大而增高因循環(huán)泵的操作而被消除。由于成本的原因，這種泵最常是離心泵。然而，離心泵具有在壓力條件變化時(shí)限定泵的流速的操作曲線。作為一般規(guī)則，如果與待處理的液體在膜上的摩擦相關(guān)的壓降增大，則循環(huán)速度降低。因而，循環(huán)速率降低，結(jié)果為 -雷諾數(shù)減小， -摩擦系數(shù)減小 -壓降降低 -壁剪力減小 -層流底層的厚度增大，從而使?jié)B透率降低。
應(yīng)當(dāng)指出，由于一個(gè)相同的壓降可涉及與低粘度值相關(guān)聯(lián)的快速循環(huán)速率、或者相反的情況，因此壓力并不表示一個(gè)或多個(gè)過濾件內(nèi)部的待處理液體的狀態(tài)。
而且，粘度是液體內(nèi)部的剪切應(yīng)力(與壁剪力不同)與速度梯度的比率。然而，最常處于高濃度水平的待處理的液體具有所謂的異常粘度。這種異常最常導(dǎo)致的結(jié)果是在速度梯度陡然變化時(shí)出現(xiàn)的膨脹(bulking)現(xiàn)象。這種變化可能是斷電或任何其他故障的結(jié)果，其影響是意外地降低了循環(huán)速度。在此情況下，所有待處理的液體可能轉(zhuǎn)變?yōu)槟z，并使排空該裝置成為非常費(fèi)時(shí)和費(fèi)成本的操作，有時(shí)甚至不更換膜就不可能排空該裝置。在帶有循環(huán)回路的膜型切向過濾裝置內(nèi)的待處理液體的膠凝現(xiàn)象是一種必需防止的現(xiàn)象。


發(fā)明內(nèi)容
因此，在本發(fā)明中，發(fā)明人研發(fā)了一種如權(quán)利要求1所限定的新型裝置，該裝置使用一種方法來監(jiān)控用于待處理液體的切向過濾的裝置(installation)，該裝置包括至少一個(gè)過濾件，待處理的液體沿過濾件循環(huán)，所述液體會被分離為穿過所述過濾件的濾液和沿著所述過濾件循環(huán)的滲余物，所述過濾件結(jié)合在循環(huán)回路中，以在待處理的液體進(jìn)入過濾件之前，將至少一部分滲余物再注入到待處理的液體中。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)質(zhì)特征，探測與待處理的液體相關(guān)的、至少一個(gè)信息的特征項(xiàng)，其表示待處理的液體在一個(gè)或多個(gè)過濾件內(nèi)部發(fā)生膠凝的風(fēng)險(xiǎn)和/或表示一個(gè)或多個(gè)過濾件被完全堵塞的風(fēng)險(xiǎn)。利用本發(fā)明的裝置，通過探測關(guān)于待過濾的液體的特征數(shù)據(jù)項(xiàng)并將其與閾值進(jìn)行比較，使待處理的液體在一個(gè)或多個(gè)過濾件內(nèi)部發(fā)生膠凝的風(fēng)險(xiǎn)和/或一個(gè)或多個(gè)過濾件被完全堵塞的風(fēng)險(xiǎn)最小化，甚至完全避免這些風(fēng)險(xiǎn)。
根據(jù)本發(fā)明，用于待處理的液體的切向過濾的裝置包括至少一個(gè)過濾件，該過濾件包括至少一個(gè)用于待過濾的液體的入口；至少一個(gè)收集空間，其連接至出口以收集流過所述過濾件的濾液；以及至少一個(gè)用于已沿過濾件循環(huán)的滲余物的出口，所述過濾件結(jié)合在循環(huán)回路中以在待處理的液體流入過濾件之前，將至少一部分滲余物再注入到待處理的液體中。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)質(zhì)特征，該裝置包括至少一個(gè)探測器(detection probe)，用以探測關(guān)于待過濾的液體的特征信息，所述特征信息與待過濾的液體在一個(gè)或多個(gè)過濾件內(nèi)部發(fā)生膠凝的風(fēng)險(xiǎn)和/或一個(gè)或多個(gè)過濾件被完全堵塞的風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)。因此，本發(fā)明結(jié)合了探測器，該探測器探測關(guān)于待過濾的液體的特征信息，其通過將所述特征信息與參考值進(jìn)行比較，以便評估待處理的液體在一個(gè)或多個(gè)過濾件內(nèi)部發(fā)生膠凝的風(fēng)險(xiǎn)和/或一個(gè)或多個(gè)過濾件被完全堵塞的風(fēng)險(xiǎn)，從而根據(jù)比較的結(jié)果而允許在必要時(shí)建立應(yīng)急程序或安全程序。



以下參照附圖的說明將有助于更好地理解本發(fā)明。
圖1A、圖1B和圖1C是根據(jù)本發(fā)明的切向過濾裝置的示意圖。
圖3A、圖3B和圖3C是依照本發(fā)明的TIS型裝置的剖視圖。
圖4至圖7示出與由結(jié)合在本發(fā)明的裝置中的探測器給出的信號相關(guān)的、在切向模式下操作的TIS型裝置的滲透率的變化。

具體實(shí)施例方式 根據(jù)本發(fā)明，為了防止包括膜的系統(tǒng)在滲透率較低和/或待處理的液體具有明顯的膠凝風(fēng)險(xiǎn)的條件下操作，將探測器結(jié)合在循環(huán)回路中，該探測器給出關(guān)于待過濾液體的多個(gè)特征之一的可靠的信息，該信息是在一個(gè)或多個(gè)過濾件表面上存在的薄層的厚度特征。所測得的信息還與所述穿過過濾件的滲透通量直接相關(guān)。在整個(gè)過濾操作期間，定期地檢測該信息。如上文所述，所述特征特別為以下特征 -待過濾的液體的循環(huán)速率； -待過濾的液體的濃度； -待過濾的液體的粘度；以及， -待過濾的液體的密度。
因此，從第一過濾循環(huán)剛開始時(shí)，待過濾的液體就包含由待過濾的液體和滲余物構(gòu)成的混合物，在各過濾循環(huán)中，通常確定在過濾件內(nèi)部循環(huán)的待過濾的液體的粘度和密度的增大。所測得的信息可以從對滲余物的測量結(jié)果中、或優(yōu)選地從對待過濾的液體的測量結(jié)果中獲得。
探測器給出的信息可以是這些特征中的任一個(gè)的精確測量值，或者可以對應(yīng)于表示這些特征中的任一信息。所測得的測量值可被有效地轉(zhuǎn)變?yōu)槿魏晤愋偷男盘?，并且所傳送的信息可以與測量值相關(guān)或可以利用測量值來獲得。因此，一個(gè)同樣的信息項(xiàng)可能對應(yīng)于某一范圍的測量值。
測量待過濾的液體的粘度是比較困難的。在進(jìn)行操作時(shí)，沿著膜的速度梯度達(dá)到極高的值處于10000s-1的數(shù)量級。然而，液體的粘度是通過使用粘度計(jì)來測定(determine)的。由于極高的速度梯度值不能由常規(guī)粘度計(jì)來測量，因此測定很難過濾件處的待過濾液體的粘度值。
至于濃度，這一特征高度取決于待過濾的液體，因此很難預(yù)測適用于一組不同種類的液體的閾值。根據(jù)本發(fā)明，濃度是指一個(gè)操作周期內(nèi)所處理的液體的整個(gè)體積與操作結(jié)束時(shí)的濃縮物的體積的比值。
例如，液體可從其初始狀態(tài)被濃縮x倍。所能獲得的濃度取決于待處理液體的初始物質(zhì)含量。例如，葡萄酒中可能含有y mg/l的待分離物質(zhì)以獲得良好的濁度(turbidity)。如果前期試驗(yàn)已經(jīng)表明由y mg/l可以獲得1000倍的濃度，這就意味著對于1000hl的酒桶而言，最終體積將為100l。如果后續(xù)的酒桶包含(y+10)mg/l的待分離物質(zhì)，則同樣的濃度可能會導(dǎo)致膨脹的發(fā)生(onset)。由于待處理液體的初始物質(zhì)含量的這種可變性，所以必須重新調(diào)整每一種液體的閾值。
例如，可利用兩個(gè)流量計(jì)(所述兩個(gè)流量計(jì)用于測量進(jìn)入該裝置的液體的流量(flow)以及流出的滲透物的流量)，以及通過測定這兩種流量的比率來測定濃度。
根據(jù)本發(fā)明并且優(yōu)選地，探測器探測關(guān)于待過濾的液體的密度或粘度的信息特征項(xiàng)。
根據(jù)本發(fā)明的一種變型，可使用至少兩個(gè)不同的探測器，各探測器分別給出一個(gè)或多個(gè)過濾件內(nèi)部的待過濾液體發(fā)生膠凝的風(fēng)險(xiǎn)和/或一個(gè)或多個(gè)過濾件完全堵塞的風(fēng)險(xiǎn)的特征測量值。除了表示膠凝和/或堵塞的風(fēng)險(xiǎn)的待過濾液體的一個(gè)或多個(gè)信息項(xiàng)之外，還可探測待過濾的液體或過濾裝置的其他特征。例如，除了依照本發(fā)明的探測器之外，還可使用例如測量壓降的探測器。因此，設(shè)置在這些過濾件的上游和下游的壓力傳感器可用于測量壓降，并且該信息可用于表征該裝置與待處理液體的循環(huán)速率或密度特別相關(guān)。
循環(huán)速率可利用多種探測器來測量。第一種探測器測量待過濾的液體在該裝置的一個(gè)點(diǎn)處(例如在循環(huán)泵的出口處)的流速，并通過除以膜的橫截面積來重新計(jì)算速度。該方法使用的是測量強(qiáng)流速(循環(huán)泵的流速)的流量計(jì)，因而成本較高。另一種探測器包含超聲發(fā)射器/接收器系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用例如LARSEN效應(yīng)來重新計(jì)算速度。這些探測器的成本比上文所述的探測器低得多，但只能測定在其設(shè)置點(diǎn)處的速度。因而，這些探測器不能用于測定膜內(nèi)部的循環(huán)速率，這在某些情況下是有利的。在一種成本更低的變型中，探測器可傳送涉及測量值的范圍但并不涉及一個(gè)特定測量值的信息。這種情況例如通過具有一組二極管的超聲探測器來實(shí)現(xiàn)，每個(gè)發(fā)亮的二極管的數(shù)量均與流速范圍相對應(yīng)。
優(yōu)選使用超聲探測器。所使用的探測器可將速度的測量值或所測得的流速轉(zhuǎn)換為任何類型的信號，尤其為電信號或光信號。
還可使用多種探測器來測量密度。其中一種探測器包含超聲發(fā)射器/接收器系統(tǒng)。這種探測器能夠獲得準(zhǔn)確的測量值或可以傳送從所測得的信號獲得的信息，即可能與測量值范圍相對應(yīng)的同一信息項(xiàng)。
無論用哪一種探測器，關(guān)鍵是由探測器傳送的信息應(yīng)當(dāng)表示選定的待過濾的液體的特征，尤其是待過濾的液體的密度或循環(huán)速率。
根據(jù)本發(fā)明，可規(guī)定將由探測器提供的信息與閾值進(jìn)行比較，由比較的結(jié)果來決定是否觸發(fā)安全程序。該安全程序例如可包括使該裝置停止，排空該裝置或用水快速沖洗。在這種情況下，該裝置包括用以觸發(fā)應(yīng)急程序的觸發(fā)裝置，該觸發(fā)裝置的致動與由該探測器所測得的信息相關(guān)，而該應(yīng)急程序的等級(ranking)則與警戒閾值相關(guān)。
閾值是事先確定的，例如以實(shí)驗(yàn)方法通過對將要在該裝置中過濾的、不同的待過濾的液體執(zhí)行若干次過濾循環(huán)來確定該閾值。例如，對于每次測試，確定所測得的特征的值，該值例如涉及滲透通量的下降，并且該閾值被選擇為使得在所有測試中，該閾值出現(xiàn)的時(shí)機(jī)均以一定的安全余量在該滲透通量的下降之前。用一個(gè)相同的裝置來確定若干個(gè)閾值也是可行的，每一閾值適合于一種滲透物，例如來自酒窖X的玫瑰紅葡萄酒、來自酒窖Y的玫瑰紅葡萄酒、來自酒窖X的紅葡萄酒、來自酒窖Y的紅葡萄酒...。
在該裝置中，循環(huán)回路內(nèi)部必須設(shè)置一個(gè)或多個(gè)探測器，以便能夠探測與在一個(gè)或多個(gè)過濾件內(nèi)部循環(huán)的待過濾液體相關(guān)的所需信息。循環(huán)回路配備有能夠確保液體在回路內(nèi)循環(huán)的循環(huán)泵。圖1A示出過濾裝置I，該過濾裝置包括循環(huán)回路100，該循環(huán)回路中結(jié)合有切向過濾模塊200，該模塊包括若干個(gè)過濾件。循環(huán)泵300設(shè)置在該模塊之外，并確保液體在該裝置內(nèi)的循環(huán)。該泵300經(jīng)由用于輸入待過濾液體的流入通道400、以及用于收集在所述過濾件內(nèi)循環(huán)的一部分滲余物的返回通道500而連接至過濾模塊200。模塊200對應(yīng)于該回路的外向液路A，而該通道500對應(yīng)于返回液路R。剩余的滲余物經(jīng)由設(shè)置在該過濾模塊上游的排出口900排除。待處理的液體經(jīng)由供給通道600到達(dá)泵300。位于該泵上游的、用于滲余物的返回通道500通入供給通道600。因此，從第一過濾循環(huán)剛開始，在切向過濾模塊內(nèi)循環(huán)的、待過濾的液體包含由待處理的液體和滲余物構(gòu)成的混合物。過濾模塊可以是現(xiàn)有技術(shù)中任意類型的過濾模塊，例如包括若干個(gè)過濾件(如待過濾的液體在其中切向循環(huán)的管狀過濾膜)的殼體。每個(gè)過濾件包括至少一個(gè)平行于過濾件的縱軸線設(shè)置的通道。該通道的表面覆蓋有至少一個(gè)用于與在所述通道內(nèi)循環(huán)的待處理的液體介質(zhì)接觸的分離層(未示出)。所述一個(gè)或多個(gè)分離層的類型根據(jù)所要獲得的分離或過濾能力(power)來選擇。離開這些過濾件的外圍表面的濾液被回收到收集空間內(nèi)。
過濾模塊包括 -用于待過濾的液體的入口E，該入口連接至用于輸入待過濾的液體的流入通道400； -用于排出滲余物的出口S，該出口連接至用于回收在所述過濾件內(nèi)部循環(huán)的一部分滲余物的返回通道500；以及 -用于濾液的出口700。
該模塊內(nèi)部的各過濾件既連接至用于待過濾的液體的入口E，又連接至用于排出滲余物的出口S以及用于在出口700處收集經(jīng)由過濾而穿過各過濾件的濾液的收集空間。

有利地，設(shè)置一個(gè)或多個(gè)探測器，以便測量將要在模塊200內(nèi)所包含的過濾件內(nèi)循環(huán)的待過濾液體的特征。為此，在圖1示出的示例中，可將探測器定位在位于泵300下游的、用于待過濾的液體的流入通道400，由附圖標(biāo)記800A表示。該探測器還可定位在供給通道600上，位于泵300上游且位于滲余物經(jīng)由通道500所到達(dá)位置的下游，如圖1A中的附圖標(biāo)記800B所示。
還可以考慮探測將被再注入到待處理的液體中的滲余物的特征。由于滲余物是待過濾的液體的“可變部分”，組成待處理的液體的其他部分為“不變部分”，所以滲余物的特征(如滲余物的循環(huán)速率或其密度)的測量與待處理液體的對應(yīng)特征直接相關(guān)并是其變化的表示。因此，可考慮將該探測器定位在滲余物的返回通道500上。在圖1A中以附圖標(biāo)記800C表示的一個(gè)第一變型中，探測器可定位在出口S的下游且位于用于部分滲余物的排出口900的上游。另一個(gè)變型是將探測器定位在排出口900下游的返回通道500上，如圖1A中的附圖標(biāo)記800D所示。尤其是在利用探測器探測關(guān)于待處理的液體的粘度信息時(shí)，這些變型中的第一變型是優(yōu)選的。
無論如何選擇探測器(即800A、800B、800C或800D)的位置，由探測器傳送的信息都能告知在該模塊中所存在的過濾件內(nèi)待過濾的液體發(fā)生膠凝的風(fēng)險(xiǎn)和/或所述過濾件被完全堵塞的風(fēng)險(xiǎn)。這些風(fēng)險(xiǎn)的評估是總體地針對整個(gè)模塊的，而并非單獨(dú)地針對各過濾件。
裝置I還能夠包含若干個(gè)過濾模塊2001至200n，這些過濾模塊對應(yīng)于如圖1B所示的回路的外向液路A。在圖1B中，對各模塊而言，出口附圖標(biāo)記S(用于滲余物的出口)、700(用于濾液的出口)和900(用于排出一部分滲余物的出口)被給出了與各模塊相對應(yīng)的下標(biāo)。如果若干個(gè)模塊是平行排布的，則用于輸入待過濾的液體的流入通道400具有若干個(gè)支線4001至400n，各支線均連接至對應(yīng)的過濾模塊。由此，可規(guī)定僅在不同的支線上游的通道400上定位一個(gè)探測器。在此情況下，所測得的信息是總體信息，并表示所有模塊、進(jìn)而為所有過濾件(而并非各模塊或各過濾件)的膠凝和堵塞的風(fēng)險(xiǎn)。如圖1B所示，還可以在各支線4001至400n上定位一個(gè)探測器(8001至800n)。在離開各模塊時(shí)，一部分滲余物經(jīng)由出口9001至900n排出，其余滲余物被集合在一起并經(jīng)由滲余物返回通道500(對應(yīng)于返回液路R)再注入，以在與由通道600供給的待處理液體的混合物中經(jīng)歷再次的過濾操作。根據(jù)一個(gè)未示出的變型，還可以在位于出口Sn與用于一部分滲余物的排出口900n之間的滲余物返回通道上為各個(gè)模塊n定位一個(gè)探測器。這兩種構(gòu)造均具有能夠?qū)Ω鱾€(gè)模塊進(jìn)行測量的優(yōu)點(diǎn)，這使得一個(gè)閾值能應(yīng)用于每個(gè)模塊，由此這些模塊可以被獨(dú)立地監(jiān)控，從而提高該裝置的安全水平。
本發(fā)明的方法特別適用于監(jiān)控這樣的裝置 -循環(huán)回路包含在殼體內(nèi)， -循環(huán)泵及其馬達(dá)設(shè)置在殼體的延伸部分內(nèi)，從而能夠獲得同質(zhì)的(homogenous)、該循環(huán)回路的管線不顯露的組件。
由SIVA銷售的所述裝置被稱為切向集成系統(tǒng)(TIS)。在專利申請F(tuán)R2810256和WO 01/96003中特別地描述了一些這類裝置，可參考這些文獻(xiàn)以獲知更多的細(xì)節(jié)。圖2示意性地示出了TIS型模塊的實(shí)施例的一種變型?；芈泛脱h(huán)泵集成在該模塊中。為了便于說明，對于圖1A和圖1B所描述的相同的部件采用相同的附圖標(biāo)記。模塊200包括過濾件的外向組fa和過濾件的返回組fb，所述外向組和所述返回組分別形成用于待過濾的液體的循環(huán)回路的外向液路A和返回液路R。外向組fa的過濾件經(jīng)由其入口Ea連接至用于待處理的液體的模塊入口，這種連接通過用于輸入待過濾的液體的流入通道400而實(shí)現(xiàn)。在沿著外向組fa的過濾件的切向循環(huán)之后，滲余物經(jīng)由外向組fa的出口Sa排出。這些過濾件各包括至少一個(gè)用于待過濾的液體的循環(huán)通道，確保了所述液體的過濾，以便在所述過濾件的外圍表面上獲得輸出的濾液，所述濾液將被收集在連接至該模塊的濾液出口700的收集空間內(nèi)。出口Sa連接至過濾件的返回組fb的過濾件的入口Eb，并且由圖可見，出口Sa定位在滲余物的返回通道500上。經(jīng)由返回組fb的過濾件的出口Sb流出的滲余物被至少部分地再注入由通道600輸入的待處理的液體中。該回路包括用于一部分滲余物的排出口900。一部分滲余物可被排出 -或者，根據(jù)圖2未示出的一個(gè)變型，在過濾件的返回組fb的下游， -或者，如圖2所示，在過濾件的外向組fa的下游且在過濾件的第二返回組fb的上游。
液體在模塊200內(nèi)沿著圖2所示的方向循環(huán)。在該循環(huán)回路上設(shè)置泵，或者至少設(shè)置循環(huán)泵的渦輪。根據(jù)未圖示的一個(gè)變型，渦輪300可定位在過濾件的外向組fa的下游，但在返回組fb的上游。在例如專利文獻(xiàn)WO 01/96003中所特別描述并如圖3A所示的TIS模塊采用渦輪的這種相對定位，在圖3A中的某些附圖標(biāo)記與圖2相同。
有利地，該裝置可設(shè)計(jì)為使泵300定位在供給通道600的開口處與過濾件的外向組fa的入口Ea之間的位置，如圖2所示。該變型也在圖3B和圖3C中示出。
至于TIS模塊，探測器設(shè)置在循環(huán)回路中的模塊200的內(nèi)部。如前所述，優(yōu)選地，通過從例如在供給通道600與滲余物返回通道400連接處的下游、以及在外向組fa的過濾件的入口Ea的上游對待過濾的液體進(jìn)行的測量來獲得信息，如圖2中的附圖標(biāo)記800A所示。根據(jù)圖2未示出的另一變型，所測得的信息可為對滲余物進(jìn)行探測而得，例如對流出過濾件的外向組fa或返回組fb的滲余物進(jìn)行探測。在本說明書中，并參照圖3A-圖3C以及下文中給出的說明，術(shù)語“通道”應(yīng)在其最寬泛的含義上來解釋，并且在某些情況下“通道”可對應(yīng)于循環(huán)室。
圖3A、圖3B和圖3C為TIS型裝置的剖視圖，該裝置中已經(jīng)設(shè)有探測器，各圖中的某些附圖標(biāo)記與圖2相同。在圖3A所示的變型中，其與在專利文獻(xiàn)WO 01/96003的圖3中的裝置相對應(yīng)，用于一部分滲余物的排出口900位于過濾件的返回組fb之后。在圖3A示出的裝置中，渦輪300位于過濾件的外向組fa的下游及返回組fb的上游。探測器800C探測關(guān)于滲余物的信息，該探測器位于在渦輪300與過濾件的返回組fb之間的過濾件的外向組fa之后。關(guān)于泵300和用于一部分滲余物的排出口900的相對定位，圖3B和圖3C與圖2中給出的示意性圖示相對應(yīng)。
所述裝置在某些操作條件下可能具有缺點(diǎn)。在原理上，各外向液路或返回液路中的、與液體的循環(huán)速率相關(guān)的壓降值等于ΔP，循環(huán)泵向供給壓力Pa加入兩倍的壓力損失(外向液路和返回液路)，以確保液體在循環(huán)回路中的循環(huán)。外向液路的出口處的壓力等于Pa-ΔP，該壓力也對應(yīng)于循環(huán)泵的吸入壓力(suction)。在循環(huán)泵的排出側(cè)的壓力等于Pa+ΔP。應(yīng)當(dāng)指出，該泵的吸入壓力等于Pa-ΔP。因此，與Pa和ΔP的值相關(guān)，所述吸入壓力可能呈現(xiàn)負(fù)值，這意味著過濾件可吸入濾液。這導(dǎo)致過濾后的液體量的產(chǎn)率的不可避免的損失。
上述缺點(diǎn)可利用圖3B和圖3C所示的裝置來克服，現(xiàn)在將詳細(xì)說明這些裝置。
在圖3B示出的裝置1中，過濾件3的各端部均安裝在定位板4上，所述定位板4安裝在殼體2內(nèi)。各定位板4通常包括一通孔，管狀的過濾件3的端部可穿過該通孔。各通孔均配備有密封件，以將過濾件3密封地安裝在定位板4上。定位板4連同殼體2一起限定用于離開過濾件3的外周表面的濾液的收集空間6。該收集空間6經(jīng)由至少一個(gè)、在所示的示例中為經(jīng)由兩個(gè)用于濾液的排出口700與外界連通。在所示的示例中，各濾液出口700均包括連接至套圈(ferrule)9的通道部分，該套圈部分地形成殼體2，而定位板4安裝在該套圈的各端部。因此，套圈9與定位板4一起限定了收集空間6。
過濾裝置1還包括設(shè)置在殼體2內(nèi)的第一連通室11，過濾件3的端部之一穿過定位板4通入該第一連通室11，而過濾件3的另一端部穿過另一定位板4通入第二連通室12。從圖3B中可更清楚地看到，第一連通室11被限定在連接至套圈9和/或定位板4的封閉箱體13內(nèi)部，而第二連通室12被限定在鄰近的定位板4與安裝在套圈9和/或定位板4上的底部封閉件14之間。因此，殼體2包括套圈9、箱體13和底部封閉件14。
裝置1包括安裝在第一連通室11內(nèi)的分隔裝置15，以便將該第一連通室分成兩個(gè)容積空間首先是與過濾件3的第一組f1相連通的第一容積空間V1，待處理的液體沿著由箭頭c1所示的第一方向流經(jīng)過濾件3的第一組f1；其次是與過濾件3的第二組f2相連通的第二容積空間V2，待處理的液體沿著由箭頭c2所示的、與第一方向c1相反的第二方向流經(jīng)過濾件3的第二組f2。分隔裝置15密封地安裝在鄰近的定位板4上，以便將第一室11的容積空間分成位于該分隔裝置內(nèi)部的第一容積空間V1和位于該分隔裝置外部的第二容積空間V2。應(yīng)理解的是，屬于第一組的過濾件3與第二組f2的過濾件3并不相同。根據(jù)實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)選特征，分隔裝置15安裝為使過濾件3的組f1、f2包括基本上相同數(shù)量的過濾件3。
根據(jù)這一示例，屬于第一組f1的過濾件3位于延伸分隔裝置15的虛殼(virtual shell)的內(nèi)部，而屬于第二組f2的過濾件3位于該虛殼的外部。應(yīng)理解的是，第一組f1的過濾件3和第二組f2的過濾件3形成用于待處理的液體的循環(huán)回路的外向液路和返回液路，該循環(huán)回路形成在殼體內(nèi)部。在圖3B所示的示例中，第二組f2的過濾件形成外向液路A，而第一組f1的過濾件形成返回液路R。
分離裝置15在內(nèi)部限定用于容置循環(huán)泵的渦輪23的機(jī)殼(housing)22。分隔裝置15(將在本說明書的其余部分對其進(jìn)行更詳細(xì)的說明)為管狀或筒狀，并且密封地安裝在鄰近的定位板4上。分隔裝置15在內(nèi)部限定第一容積空間V1，并在外部相對于封閉箱體13限定第二容積空間V2。封閉箱體13可通過組裝裝置固定至定位板4。分隔裝置15包含連通通路24，以使待處理的液體能夠在容積空間V1與V2之間流動。渦輪23具有驅(qū)動軸25，該驅(qū)動軸25聯(lián)接到安裝在該封閉箱體13上的驅(qū)動馬達(dá)26。優(yōu)選地，驅(qū)動軸25安裝為對準(zhǔn)套圈9的軸線，過濾件3在該套圈內(nèi)沿著該套圈的軸線均勻分布。顯然，封閉箱體13包括用于穿過驅(qū)動軸25的密封通路。
在圖3B所示的示例中，可認(rèn)為驅(qū)動泵的馬達(dá)26在吸入模式下操作。首先利用渦輪吸取來自形成返回液路的第一組f1的膜處的液體，其次通過連通通路24和容積空間V2排出液體，以將液體供給形成循環(huán)回路的外向液路的第二組f2的膜。
根據(jù)本發(fā)明的目的的另一特征，裝置1包括用于待處理的液體的入口600，該入口600通向該殼體的第一連通室11，并位于循環(huán)泵的渦輪23與形成循環(huán)回路的返回液路的組的過濾件3(即圖3B所示的示例中的第一組f1的過濾件)之間。
根據(jù)另一有利的特征，第二連通室12設(shè)置在底部封閉件14內(nèi)，該底部封閉件在所示的示例中配備有用于滲余物的排出口900。第二連通室12由鄰近的定位板4限定，并確保第二組f2的過濾件3與第一組f1的過濾件3之間的連通。
從前文的說明中可直接顯現(xiàn)圖3B描述的裝置1的功能。待處理的液體經(jīng)由入口600進(jìn)入容積空間V1，并且在渦輪23的作用下經(jīng)由連通通路24被吸入到之前已經(jīng)進(jìn)入容積空間V2的、第二組f2的過濾件3內(nèi)。液體穿過第二組f2的過濾件3(所述第二組的過濾件由此形成循環(huán)回路的外向液路A)，并進(jìn)入第二連通室12，以便首先朝向滲余物的排出口900分配，其次在渦輪的抽吸作用下穿過第一組f1的過濾件3(所述第一組過濾件形成循環(huán)回路的返回液路)。已循環(huán)穿過第一組f1的過濾件3的液體被收集在容積空間V1內(nèi)。過濾循環(huán)如上所述繼續(xù)進(jìn)行。在圖3B所示的示例中，探測器800A設(shè)置在容積空間V2處，沿液體的循環(huán)方向位于渦輪23的下游，并位于進(jìn)入形成外向液路的第二組f2的過濾件的入口的上游。因而，對待過濾的液體進(jìn)行信息探測。還可以將探測器設(shè)置在前文所述的位置。
在圖3B所示的示例中，用于液體的入口600通入第一連通室11的、位于分隔裝置內(nèi)部的容積空間V1。根據(jù)該示范性實(shí)施例，入口600包括管狀件30，所述管狀件30穿過箱體13、連通室11的容積空間V2和分隔裝置15并通入分隔裝置15內(nèi)部所限定的容積空間V1。根據(jù)一個(gè)示范性實(shí)施例，分隔裝置15包括管狀的定子151，該定子內(nèi)部安裝有渦輪23。分隔裝置15還包括管狀本體152，該管狀本體從定子151延伸并密封地安裝在鄰近的定位板4上，同時(shí)也安裝在定子151上。優(yōu)選地，該管狀本體152設(shè)有金屬襯套，渦輪支承在該襯套上。由此，該襯套確保定子與管狀本體之間的密封以及渦輪的轉(zhuǎn)動。管狀本體152的高度足以使管狀件30沿徑向安裝在管狀本體152上。由此，管狀件30通向管狀本體152內(nèi)部，并位于第一組f1的過濾件3的出口與分隔裝置15內(nèi)部的渦輪23之間，即位于第一容積空間V1中。
因此，從殼體的外部可以接近管狀件30，從而可以將管狀件連接至連接器導(dǎo)管(connector conduit)。應(yīng)當(dāng)指出，管狀本體152可設(shè)有支承在箱體13的內(nèi)壁上的安裝軸環(huán)(mounting collar)，該軸環(huán)在管狀本體152與箱體13之間沿徑向延伸，并設(shè)有用于在容積空間V2內(nèi)循環(huán)的液體的通路。
在前述的示例中，泵經(jīng)由第一組f1的過濾件抽吸液體，并經(jīng)由第二組f2的過濾件排出液體。顯然，通過使渦輪的轉(zhuǎn)向反轉(zhuǎn)，可以經(jīng)由第二組f2的過濾件3抽吸液體，并經(jīng)由第一組f1的過濾件3排出液體。
根據(jù)圖3C所示的實(shí)施例的這一變型，第一組fx的過濾件3由第一容積空間V1供給液體，從而形成循環(huán)回路的外向液路A。在第一組f1的過濾件3的出口處，液體首先被朝向用于滲余物的排出口S分配，其次朝向形成返回液路R的第二組f2的過濾件3分配。液體在離開第二組f2的過濾件3時(shí)進(jìn)入第二容積空間V2。
在該實(shí)施例的示例中，用于液體的入口600通入第二容積空間V2，即位于渦輪23與形成循環(huán)回路的返回液路R的第二組f2的過濾件3之間。由此，利用渦輪并經(jīng)由連通通路24抽吸從入口600和第二組f2的過濾件3的出口導(dǎo)入的、第二容積空間V2內(nèi)的液體。
在該示范性實(shí)施例中，用于待處理的液體的入口600通入位于分隔裝置15外部的容積空間V2。在該實(shí)施例中，入口600包括管狀連接器31，該管狀連接器穿過箱體13，以使其可被從殼體的外部接近，并通向分隔裝置15外部。在所示的示例中，分隔裝置15包括定子151和管狀本體152。應(yīng)當(dāng)指出，在本實(shí)施例的該變型中，可以省略管狀本體152。
在圖3B所示的示例中，滲余物的排出口900與第二連通室12相連通。應(yīng)當(dāng)指出，該滲余物的排出口900能夠設(shè)置為與第一連通室11相連通，而用于液體的入口600也通入該第一連通室。在圖3B所示的示例中，滲余物的排出口900既可穿過箱體13而通入第二容積空間V2，也可穿過箱體13和管狀本體152而通入第一容積空間V1，無論該排出口是否與入口600相對。在圖3C所示的示例中，滲余物的排出口900可穿過箱體13而通入第二容積空間V2，無論該排出口是否與入口600相對。
在圖3C所示的示范性實(shí)施例中，探測器800B設(shè)置在容積空間V2上，沿著液體的循環(huán)方向位于渦輪23的上游。這里，也可以將探測器設(shè)置在前文所述的位置。
下文的示例有助于更好地說明與理解本發(fā)明，但并不用以限制本發(fā)明。
示例1使用密度監(jiān)控 一種裝置，其結(jié)合有如專利申請WO 01/96003中所述的裝置，并由SIVA以TIS(“切向集成系統(tǒng)”的縮寫)的商品名銷售，該裝置配備有商標(biāo)為MOBREY、型號為MCU 200的探測器。
MCU 200型的MOBREY探測器設(shè)置在該裝置的、位于循環(huán)泵的排出側(cè)的一部分上，恰好位于如圖3A所示的包括膜模塊的裝置的入口處，該探測器的附圖標(biāo)記為800C。
所用的液體為紅葡萄酒。TIS裝置的優(yōu)點(diǎn)在于能夠?qū)崿F(xiàn)高濃度(低捕獲容積)，并且由于葡萄酒在該裝置內(nèi)滯留的時(shí)間非常短，因而限制了受熱。
高濃度的優(yōu)點(diǎn)在于提高了總體過濾產(chǎn)率。另外，由于死容積(deadvolume)很小，因此在裝置停止操作時(shí)僅會產(chǎn)生少量的殘留濃縮物。TIS通?？蓪?shí)現(xiàn)99％的葡萄酒過濾的產(chǎn)率。
測試了兩種葡萄酒 -1a型葡萄酒，與過濾后的葡萄酒滲余物相對應(yīng)，并被先以300的濃縮系數(shù)(concentration factor)濃縮， -1b型葡萄酒，與于采用與第一種葡萄酒不同的葡萄制成的紅葡萄酒的滲余物相對應(yīng)，并且在過濾操作期間被先以300的濃縮系數(shù)濃縮。
按照該系統(tǒng)的推薦使用條件，將1a型葡萄酒裝入TIS系統(tǒng)。探測器顯示待過濾的液體在被加入到過濾模塊之前的密度水平。圖4中給出的曲線示出與探測器給出的指示相關(guān)的滲透通量的變化。
可以看到，滲透通量上升到由MOBREY探測器的刻度3.5所限定的值，并隨后下降。在該值處，TIS裝置中所達(dá)到的濃縮系數(shù)為4.6，其所對應(yīng)的最終濃度系數(shù)為300×4.6＝1380。因而，該葡萄酒通過該膜裝置被濃縮1380倍。這種濃縮的產(chǎn)率等于1379/1380＝99.92％。在值為5時(shí)，該裝置由于膠凝風(fēng)險(xiǎn)較高而停止。在此情況下，TIS系統(tǒng)的濃度系數(shù)為7.1，其對應(yīng)的最終濃度系數(shù)為2130。為提供信息的目的，總產(chǎn)率為99.95％。
按照該系統(tǒng)的推薦的使用條件，將1b型葡萄酒也裝入TIS裝置中。探測器顯示待過濾的液體被加入過濾模塊之前的密度水平。
圖5中給出的曲線示出與探測器所給出的指示相關(guān)的滲透通量的變化。與1a類型的葡萄酒一樣，在所指示的探測器值為2.5時(shí)觀測到最大值。因此，這種葡萄酒的堵塞特性遠(yuǎn)大于第一種葡萄酒。在該探測器值下，TIS裝置中所達(dá)到的濃縮系數(shù)為4.2，其所對應(yīng)的最終濃縮系數(shù)為300×4.2＝1320。在此情況下，過濾操作的產(chǎn)率等于99.92％。
在探測器值為4處，該裝置停止而且未觀察到膠凝現(xiàn)象。在該探測器值處，濃縮系數(shù)為7.0。因而，最終濃度系數(shù)為2100。
對于兩種類型的葡萄酒來說，探測器都可以在滲透通量減小時(shí)或在減小之后探測密度值。
對于1a型葡萄酒，該值對應(yīng)的探測器指示為3.5；而對于1B型葡萄酒，該值對應(yīng)的探測器指示為2.5。考慮到利用這兩種葡萄酒所獲得的結(jié)果，對于與1a型和1b型葡萄酒相對應(yīng)的同類紅葡萄酒，可將該探測器的警戒測量值限定為2，在達(dá)到該值及超過該值之后，該裝置停止以確保 -在系統(tǒng)內(nèi)不產(chǎn)生任何膠凝的風(fēng)險(xiǎn)。由此該裝置能夠被排空而無任何困難， -滲透通量的值保持低于臨界值，在達(dá)到該值及超過該值之后，流速降低， -始終具有非常高的產(chǎn)率。
示例2使用循環(huán)速率監(jiān)控 與專利申請WO 01/96003相比，該示例中所用的TIS裝置進(jìn)行如下改動 移動待處理的產(chǎn)品的供給位置，并將該位置定位于膜的出口與循環(huán)泵的吸入側(cè)之間； 改變循環(huán)泵的轉(zhuǎn)動方向，以對位于殼體的外圍部分上的膜施加抽吸作用。
該裝置對應(yīng)于圖3C中的裝置。所用的探測器是基于對超聲波在液體內(nèi)部的行進(jìn)時(shí)間的測量。所用的探測器是由IFM銷售的流速控制器，并配備有編號為從0到9的10個(gè)二極管。亮起的二極管數(shù)量越多，流速越快。
利用常規(guī)的流量計(jì)校準(zhǔn)用于測量流速的探測器，以確定流速與亮起的二極管數(shù)量之間的關(guān)系。所述校準(zhǔn)對水進(jìn)行。
下表給出了這種匹配關(guān)系。
探測器設(shè)置在位于循環(huán)泵的吸入側(cè)的通道上(位置800B處)，如圖3C所示。
由于該通道的橫截面是已知的，因此能夠確定該通道內(nèi)部的流速，從而確定在該膜內(nèi)側(cè)的液體的循環(huán)速率。
在結(jié)合有該探測器的裝置上，利用稱為2a和2b的兩種不同的葡萄酒進(jìn)行兩個(gè)測試，該探測器所發(fā)出的信號是待過濾的液體的速度特征。這兩種葡萄酒對應(yīng)于在過濾操作期間獲得的葡萄酒濃縮物。這兩種濃縮物各自的濃縮系數(shù)分別為450和500。
對于葡萄酒2a，獲得了圖6給出的曲線，該曲線表示與亮起的二極管數(shù)量相關(guān)的、膜的滲透率的變化情況?？梢钥吹?，只要有至少5個(gè)二極管亮起，則滲透率實(shí)際上不變。在低于這一數(shù)量時(shí)，滲透率下降。
在僅有四個(gè)二極管亮起時(shí)，該裝置停止，用水沖洗該裝置并拆下膜。對這些膜的檢查顯示一定數(shù)量通道被阻塞。任何繼續(xù)進(jìn)行的濃縮將可能會使通道完全堵塞。因此，選擇5個(gè)二極管亮起作為不會有堵塞風(fēng)險(xiǎn)的最大濃縮值。此時(shí)，與5個(gè)二極管亮起時(shí)相對應(yīng)的濃縮系數(shù)為2.5。因此，葡萄酒的總體濃度為450×2.5，即1125。因此，總的產(chǎn)率為99.9％，這是一個(gè)非常高的值。
對于葡萄酒2b，獲得了圖7給出的曲線，該曲線表示與亮起的二極管數(shù)量相關(guān)的、膜的滲透率的變化情況。所觀察到的表現(xiàn)幾乎與葡萄酒2a的相同，只要有至少5個(gè)二極管亮起，滲透率有效地獨(dú)立于二極管亮起的數(shù)量。其后，滲透率陡然下降。
這里，在僅有四個(gè)二極管亮起時(shí)，該裝置停止，用水沖洗該裝置并拆下膜。對這些膜的檢查顯示一定數(shù)量通道被阻塞。繼續(xù)進(jìn)行濃縮將可能會使通道完全堵塞。因此，選擇5個(gè)二極管亮起作為警戒值，以避免膜堵塞的任何風(fēng)險(xiǎn)。與二極管亮起的數(shù)量從6變化為5時(shí)相對應(yīng)的濃縮系數(shù)為1.5。
由此，葡萄酒的總濃度為500×1.5，即750?？偖a(chǎn)率為99.8％，這同樣是一個(gè)非常高的值。
如同探測待過濾的液體的密度的測量特征的探測器一樣，使用提供關(guān)于循環(huán)速率信息的探測器允許選擇最大濃縮點(diǎn)，在達(dá)到與超過該點(diǎn)時(shí)則存在很大的膜堵塞或液體膠凝的風(fēng)險(xiǎn)。
顯然，在關(guān)于上述結(jié)合有TIS型的切向過濾裝置的裝置上的示例1和示例2中獲得的結(jié)果可以變換到結(jié)合有傳統(tǒng)循環(huán)回路的過濾裝置上。唯一的區(qū)別是傳統(tǒng)的循環(huán)回路的操作溫度較高，導(dǎo)致粘度較低，從而使?jié)饪s過程可能持續(xù)較長時(shí)間。
權(quán)利要求
1.一種用于旨在被分離為濾液和滲余物的待處理液體的切向過濾的裝置，所述裝置包括
至少一個(gè)過濾件，其包括至少一個(gè)用于待過濾的液體的入口、至少一個(gè)用于已經(jīng)流過所述過濾件的濾液的出口、以及至少一個(gè)用于已經(jīng)沿所述過濾件循環(huán)的滲余物的出口，所述過濾件結(jié)合在循環(huán)回路中以便在待處理的液體進(jìn)入所述過濾件之前，將至少一部分滲余物再注入到所述待處理的液體中；
過濾模塊，所述循環(huán)回路結(jié)合在所述過濾模塊中，所述過濾模塊包括形成外向液路(A)和返回液路(R)的過濾件的外向組(fa)和返回組(fb)；
至少一個(gè)探測器，用于探測關(guān)于待過濾的液體的特征的信息，所述信息表示待過濾液體在一個(gè)或多個(gè)過濾件內(nèi)發(fā)生膠凝的風(fēng)險(xiǎn)和/或表示一個(gè)或多個(gè)過濾件被完全堵塞的風(fēng)險(xiǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括循環(huán)泵，所述循環(huán)泵的渦輪結(jié)合在所述循環(huán)回路中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，所述裝置在殼體(2)中包括
至少一個(gè)用于待處理的液體的入口(600)；
至少一個(gè)用于滲余物的排出口(900)；
一組管狀過濾件(3)，所述過濾件彼此平行地延伸，并且所述過濾件的每個(gè)端部都密封地穿過定位板(4)，所述過濾件(3)各包括至少一個(gè)用于待處理的液體的循環(huán)通道并確保所述液體的過濾，以便在所述過濾件的外周面獲得輸出的濾液，所述濾液將被收集在位于所述定位板(4)與所述殼體(2)之間的收集空間(6)內(nèi)；
至少一個(gè)用于濾液的出口(700)，其與用于濾液的收集空間(6)相連通；
第一連通室(11)，所述過濾件的端部之一通入到所述第一連通室內(nèi)，在所述第一連通室中安裝有分隔裝置(15)，所述分隔裝置與相鄰的定位板(4)密封地接觸，以將所述第一連通室分成第一容積空間(V1)和第二容積空間(V2)，所述第一容積空間和第二容積空間分別限定在所述分隔裝置的內(nèi)部與外部并分別與形成待處理液體的循環(huán)回路的外向液路(A)和返回液路(R)的、由過濾件(3)構(gòu)成的第一組(f1)和第二組(f2)相連通，所述分隔裝置包括位于所述第二容積空間(V2)與所述第一容積空間(V1)之間的連通通路(24)，所述第一容積空間內(nèi)部安裝有循環(huán)泵的渦輪(23)，并且所述渦輪具有延伸到所述第一連通室(11)外部的驅(qū)動軸(25)用以與驅(qū)動馬達(dá)(26)相連接；以及
第二連通室(12)，所述過濾件的另一端通入到所述第二連通室中，確保待處理的液體在所述第一組(f1)的過濾件和所述第二組(f2)的過濾件之間的連通，
所述用于待處理的液體的入口(600)在所述循環(huán)泵的渦輪(23)與形成所述循環(huán)回路的返回液路(R)的組的過濾件(3)之間通入到所述殼體的第一連通室(11)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，驅(qū)動所述泵的馬達(dá)被驅(qū)動，以使由所述第二容積空間(V2)供應(yīng)的所述第二組(f2)的過濾件(3)形成所述外向液路，而使通入到所述第一容積空間(V1)中的所述第一組(f1)的過濾件(3)形成所述返回液路；以及，用于待處理的液體的入口(E)在所述第一組(f1)的過濾件的出口與安裝在所述分隔裝置(15)內(nèi)部的渦輪(23)之間通入到所述第一連通室(11)的第一容積空間(V1)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，驅(qū)動所述泵的馬達(dá)被驅(qū)動，以使由所述第一容積空間(V1)供應(yīng)的所述第一組(f1)的過濾件(3)形成所述外向液路，而使通入到所述第二容積空間(V2)中的所述第二組(f2)的過濾件(3)形成所述返回液路；以及，用于待處理的液體的入口(E)在所述第二組(f2)的過濾件(3)的出口與安裝在所述分隔裝置(15)內(nèi)部的渦輪(23)之間通入到所述第一連通室的、限定在所述分隔裝置(15)外部的第二容積空間(V2)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的裝置，其特征在于，所述用于待處理的液體的入口(600)包括管狀件(30)，以便通向所述分隔裝置(15)的內(nèi)部。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或5所述的裝置，其特征在于，所述用于待處理的液體的入口(600)包括管狀連接器(31)，以便通向所述分隔裝置(15)的外部。
8.根據(jù)權(quán)利要求3、4或6所述的裝置，其特征在于，所述探測器(800A)設(shè)置在所述第一容積空間(V1)處，沿著液體的循環(huán)方向位于所述渦輪(23)的下游，并位于形成所述外向液路的第二組(f2)的過濾件的入口的上游。
9.根據(jù)權(quán)利要求3、5或7所述的裝置，其特征在于，所述探測器(800B)設(shè)置在所述第二容積空間(V2)處，并沿著液體的循環(huán)方向位于所述渦輪(23)的上游。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括將所測得的信息與一閾值進(jìn)行比較的裝置，所述閾值用于評估待過濾的液體在所述一個(gè)或多個(gè)過濾件內(nèi)部發(fā)生膠凝的風(fēng)險(xiǎn)和/或所述一個(gè)或多個(gè)過濾件被完全堵塞的風(fēng)險(xiǎn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括觸發(fā)與比較結(jié)果相關(guān)的安全程序的裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述探測器探測關(guān)于待處理的液體的濃度、粘度、密度和/或循環(huán)速率的信息。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述探測器探測關(guān)于待處理的液體的密度的信息。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述探測器探測關(guān)于待處理的液體的循環(huán)速率的信息。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述探測器提供從對所述滲余物的測量中獲得的信息。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述探測器給出從對待過濾的液體的測量中獲得的信息。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至16中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述探測器為超聲探測器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于待處理的流體的切向過濾的裝置，該流體將被分離為濾液(900)和滲余物(700)(900)，該裝置包括至少一個(gè)過濾件，其包括至少一個(gè)用于待過濾的流體的入口以及至少一個(gè)用于已經(jīng)在過濾件中循環(huán)的滲余物的出口，其中所述過濾件結(jié)合在循環(huán)回路中以便在待處理的流體輸入該過濾件之前，將至少一部分滲余物再注入到流體中；過濾模塊，循環(huán)回路結(jié)合在該過濾模塊中，該過濾模塊由一組沿輸出方向的過濾件和一組沿返回方向的過濾件來實(shí)現(xiàn)，所述兩組過濾件分別形成輸出液路(A)和返回液路(R)；至少一個(gè)用于探測信息的探測器，所述信息表示待過濾的流體在一個(gè)或多個(gè)過濾件內(nèi)發(fā)生膠凝的風(fēng)險(xiǎn)和/或表示一個(gè)或多個(gè)過濾件被完全堵塞的風(fēng)險(xiǎn)。
文檔編號B01D61/22GK101516477SQ200780034422
公開日2009年8月26日 申請日期2007年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月17日
發(fā)明者菲利普·萊斯科什 申請人:山谷水工業(yè)公司