Dispositivo de filtración de flujo cruzado con elementos de filtración concéntricos.

Un dispositivo de filtración de flujo cruzado proporcionado para filtrar un material en bruto que comprende partículas en un medio,

dicho dispositivo de filtración de flujo cruzado que comprende:

un primer elemento de filtración longitudinal (1) que tiene un eje longitudinal central (8);

un segundo elemento de filtración longitudinal (2) instalado sustancialmente concéntricamente dentro del primer elemento de filtración longitudinal (1), dicho segundo elemento de filtración longitudinal (2) que es un elemento de filtración separado de dicho elemento de filtración longitudinal (1);

un alojamiento (3) que rodea dicho primer elemento de filtración longitudinal (1);

una entrada de material en bruto (4) proporcionada para proporcionar dicho material en bruto a dichos primer y segundo elementos de filtración longitudinales (1, 2);

una salida de concentrado (5) proporcionada para un concentrado que comprende dicho material en bruto enriquecido en partículas;

una primera salida de producto filtrado (6) proporcionada para un primer producto filtrado que ha pasado a través del primer elemento de filtración longitudinal (1) y que comprende dicho medio empobrecido en partículas; y

una segunda salida de producto filtrado (7) proporcionada para un segundo producto filtrado que ha pasado a través del segundo elemento de filtración longitudinal (2) y que comprende dicho medio empobrecido en partículas;

caracterizado por que dicho primer elemento de filtración longitudinal (1) tiene una primera anchura interior constante (w1) y el segundo elemento de filtración longitudinal (2) tiene una segunda anchura exterior constante (w2) que es menor que dicha primera anchura interior constante (w1), la relación entre dicha segunda anchura exterior constante (w2) y dicha primera anchura interior constante (w1) que es al menos del 65%, dichas primera y segunda anchuras (w1, w2) de dichos primer y segundo elementos de filtración longitudinales (1, 2) que definen un espacio entre los mismos;

por que dicha entrada de material en bruto (4) está conectada a dicho espacio para suministrar dicho material en bruto al mismo, el producto filtrado que pasa a través de los medios de filtración del primer elemento de filtración longitudinal (1) desde dicho espacio al exterior del mismo y a través de los medios de filtración del segundo elemento de filtración longitudinal (2) desde dicho espacio al interior del mismo;

y por que la entrada de material en bruto (4) y la salida de concentrado (5) están alineadas con dicho eje longitudinal central.

Dispositivo de filtración de flujo cruzado con elementos de filtración concéntricos La presente invención se refiere a un dispositivo de filtración de flujo cruzado proporcionado para filtrar un material en bruto que comprende partículas en un medio.

En la técnica de dispositivos de filtración, se conocen diversos tipos de dispositivos de filtración. Los dos tipos principales de dispositivos de filtración son el dispositivo de filtración sin salida y el dispositivo de filtración de flujo cruzado.

Tradicionalmente, los dispositivos de filtración se usan para filtrar un material en bruto que comprende partículas en suspensión en un medio que puede ser líquido o gaseoso. Después de la filtración o ultrafiltración, dependiendo del valor de corte de los elementos de filtrado, se obtiene tanto un producto filtrado que es el material en bruto empobrecido en partículas como un concentrado que es el material en bruto enriquecido en partículas. Dependiendo de la aplicación, el producto de interés es o bien el producto filtrado o bien el concentrado.

La diferencia más importante entre estos dos tipos de dispositivo de filtración es como sigue:

el dispositivo de filtración sin salida comprende una entrada de material en bruto y una salida de producto filtrado, el concentrado que se mantiene generalmente dentro del dispositivo, el dispositivo de filtración de flujo cruzado comprende una entrada de material en bruto, una salida de producto filtrado y una salida de concentrado.

Un dispositivo de filtración sin salida es conocido por ejemplo a partir de la DE 38 05 361 que describe diversas realizaciones del dispositivo de filtración sin salida. El dispositivo según la DE 38 05 361 comprende por ejemplo dos o más elementos de filtración concéntricos, un compartimento externo que está entre el alojamiento del dispositivo y el elemento de filtración más externo y un compartimento central, que está dentro de los elementos de filtración concéntricos más internos. El dispositivo también comprende una entrada de material en bruto y una salida de producto filtrado. La entrada de material en bruto está en comunicación directa con el compartimento externo y la salida de producto filtrado está en comunicación directa con el compartimento central. Los elementos de filtración se proporcionan para retener partículas con un tamaño de partícula predeterminado y para permitir el paso de las partículas que presentan un tamaño de partícula menor que el tamaño de partícula predeterminado a través del elemento de filtración. Por lo tanto, el material en bruto que comprende partículas en suspensión en un medio entra en el dispositivo de filtración en el compartimento externo, las partículas que tienen un tamaño de partícula mayor que el tamaño de partícula predeterminado se retienen aguas arriba y el medio con las partículas que tienen un tamaño de partícula menor que el tamaño de partícula predeterminado pasa a través del elemento de filtración. Lo mismo aplica a todos los elementos de filtración concéntricos.

Esto, las partículas que tienen un tamaño mayor que el tamaño de partícula predeterminado del elemento de filtración aguas abajo y un tamaño menor que el tamaño de partícula predeterminado del elemento de filtración aguas arriba se retienen entre dos elementos de filtración. Además, el dispositivo de filtración comprende un dispositivo de limpieza para recoger o para retirar el concentrado y las partículas que se retienen entre cada elemento de filtración.

Los dispositivos de filtración de flujo cruzado siempre comprenden una salida de concentrado para recoger o retirar el concentrado y las partículas. Pero generalmente, aún se necesita un dispositivo de limpieza debido a la deposición de partículas y la obstrucción del elemento de filtración.

Tal dispositivo de filtración de flujo cruzado es conocido, por ejemplo, a partir de la DE 197 03 877 que describe un conjunto para limpiar una membrana de filtración de un filtro de flujo cruzado. Una capa de depósitos sedimentarios se enjuaga mediante fluido dirigido a los depósitos desde una tobera alejada una distancia corta. En el dispositivo de filtración según la DE 197 03 877, hay una colocación concéntrica de múltiples membranas de filtración con espacio suficiente entre las membranas para tener dentro toberas de limpieza que limpian la superficie de los medios de filtración como un lavador de chorro.

Generalmente y como es el caso en la DE 197 03 877 (ver los dibujos) , la relación entre la anchura de la segunda y la primera membrana de filtración es de alrededor de 0, 55.

Desafortunadamente, tal dispositivo de filtración de flujo cruzado es muy difícil de fabricar y operar y no evita o reduce la acumulación de sedimentos en las superficies del elemento de filtración.

La US 2 914 456 describe un filtro en línea para aceites de desparafinado en forma de una suspensión. El filtro en línea comprende una unidad multielemento concéntrica que consta de diversos tubos de tamaño decreciente situados concéntricamente para formar coronas circulares dentro del tubo más exterior. Unos tubos perforados adicionales están situados entre los tubos adyacentes y están cubiertos con una malla de alambre equipada con una media cilíndrica de tela de nailon que está abierta en ambos extremos para formar un elemento de filtración. Los

extremos de la media cilíndrica se aseguran con alambre que se mueve en espiral a lo largo de la longitud del tubo perforado. Los flujos de suspensión a través de las coronas circulares abiertas y sobre los tubos perforados y elementos de filtración asociados y el producto filtrado pasa a través de los tubos perforados y los elementos de filtración asociados en una corona circular cerrada definida por un tubo perforado y un tubo sólido, el producto filtrado que se extrae de cada corona circular cerrada y combina para formar una salida de producto filtrado única. La suspensión que no pasa a través de los elementos de filtración perforados y asociados se pasa a un segundo filtro de etapa.

Es un objeto de la invención paliar al menos algunos de estos inconvenientes proporcionando un dispositivo de filtración de flujo cruzado que es fácil de fabricar, fácil de llevar a cabo mientras que proporciona mejor rendimiento mejorando el efecto de filtración debido a una reducción de la obstrucción de membrana y deposición de partículas y un aumento de la superficie de filtración de un requisito de espacio dado.

Para este fin, la invención proporciona un dispositivo de filtración de flujo cruzado para filtrar un material en bruto que comprende partículas en un medio, dicho dispositivo de filtración de flujo cruzado que comprende: un primer elemento de filtración longitudinal que tiene un eje longitudinal central; un segundo elemento de filtración longitudinal instalado sustancialmente concéntricamente dentro de dicho primer elemento de filtración longitudinal, dicho segundo elemento de filtración longitudinal que es un elemento de filtración separado de dicho primer elemento de filtración longitudinal; un alojamiento que rodea dicho primer elemento de filtración longitudinal; una entrada de material en bruto proporcionada para proporcionar dicho material en bruto a dicho primer y segundo elementos de filtración longitudinales; una salida de concentrado proporcionada para un concentrado que comprende dicho material en bruto sustancialmente enriquecido en partículas; una primera salida de producto filtrado proporcionada para un primer producto filtrado que ha pasado a través del primer elemento de filtración longitudinal y que comprende dicho medio sustancialmente empobrecido en partículas; y una segunda salida de producto filtrado proporcionado para un segundo producto filtrado que ha pasado a través del segundo elemento de filtración longitudinal y que comprende dicho medio sustancialmente empobrecido en partículas;

caracterizado por que dicho primer elemento de filtración longitudinal tiene una primera anchura interior constante y el segundo elemento de filtración longitudinal tiene una segunda anchura exterior constante que es menor que dicha primera anchura interior constante, la relación entre dicha anchura exterior constante y dicha primera anchura interior constante que es al menos del 65%, dichas primera y segunda anchuras de dichos primer y segundo elementos de filtración longitudinales que definen un espacio entre los mismos;

y por que dicha entrada de material en bruto está conectada a dicho espacio para suministrar dicho material en bruto al mismo, el producto filtrado que pasa a través del primer elemento de filtración longitudinal de dicho espacio al exterior del mismo y a través de... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo de filtración de flujo cruzado proporcionado para filtrar un material en bruto que comprende partículas en un medio, dicho dispositivo de filtración de flujo cruzado que comprende:

un primer elemento de filtración longitudinal (1) que tiene un eje longitudinal central (8) ;

un segundo elemento de filtración longitudinal (2) instalado sustancialmente concéntricamente dentro del primer elemento de filtración longitudinal (1) , dicho segundo elemento de filtración longitudinal (2) que es un elemento de filtración separado de dicho elemento de filtración longitudinal (1) ;

un alojamiento (3) que rodea dicho primer elemento de filtración longitudinal (1) ;

una entrada de material en bruto (4) proporcionada para proporcionar dicho material en bruto a dichos primer y segundo elementos de filtración longitudinales (1, 2) ;

una salida de concentrado (5) proporcionada para un concentrado que comprende dicho material en bruto enriquecido en partículas;

una primera salida de producto filtrado (6) proporcionada para un primer producto filtrado que ha pasado a través del primer elemento de filtración longitudinal (1) y que comprende dicho medio empobrecido en partículas; y una segunda salida de producto filtrado (7) proporcionada para un segundo producto filtrado que ha pasado a través del segundo elemento de filtración longitudinal (2) y que comprende dicho medio empobrecido en partículas;

caracterizado por que dicho primer elemento de filtración longitudinal (1) tiene una primera anchura interior constante (w1) y el segundo elemento de filtración longitudinal (2) tiene una segunda anchura exterior constante (w2) que es menor que dicha primera anchura interior constante (w1) , la relación entre dicha segunda anchura exterior constante (w2) y dicha primera anchura interior constante (w1) que es al menos del 65%, dichas primera y segunda anchuras (w1, w2) de dichos primer y segundo elementos de filtración longitudinales (1, 2) que definen un espacio entre los mismos;

por que dicha entrada de material en bruto (4) está conectada a dicho espacio para suministrar dicho material en bruto al mismo, el producto filtrado que pasa a través de los medios de filtración del primer elemento de filtración longitudinal (1) desde dicho espacio al exterior del mismo y a través de los medios de filtración del segundo elemento de filtración longitudinal (2) desde dicho espacio al interior del mismo;

y por que la entrada de material en bruto (4) y la salida de concentrado (5) están alineadas con dicho eje longitudinal central.

2. El dispositivo de filtración de flujo cruzado según la reivindicación 1, en donde dicha relación entre dicha segunda anchura exterior constante (w2) y dicha primera anchura interior constante (w1) es al menos del 70%.

3. El dispositivo de filtración de flujo cruzado según la reivindicación 1 o 2, en donde dicha relación entre dicha segunda anchura exterior constante (w2) y dicha primera anchura interior constante (w1) es de alrededor del 75%.

4. El dispositivo de filtración de flujo cruzado según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dicha relación entre dicha segunda anchura exterior constante (w2) y dicha primera anchura interior constante (w1) es a lo sumo del 95%.

5. El dispositivo de filtración de flujo cruzado según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dicha primera salida de producto filtrado (6) y dicha segunda salida de producto filtrado (7) son diferentes una de otra.

6. El dispositivo de filtración de flujo cruzado según la reivindicación 5, en donde dicha primera salida de producto filtrado (6) se extiende por una primera tobera (9) y una segunda salida de producto filtrado (7) se extiende por una segunda tobera (10) , dichas primera y segunda toberas (9, 10) que están terminadas por las primera y segunda válvulas respectivas (11, 12) , cada válvula (11, 12) que tiene al menos una posición abierta y una posición cerrada y que se controlan separadamente.

7. El dispositivo de filtración de flujo cruzado según la reivindicación 6, que además comprende un dispositivo de reflujo, dicho dispositivo de reflujo que incluye:

un vaso de expansión (17) que tiene al menos un puerto (14) ;

una tercera tobera (15) conectada a dicho al menos un puerto (14) de dicho vaso de expansión (17) y a dicha primera tobera (9) entre dicha primera salida de producto filtrado (6) y dicha primera válvula (11) ; y 11

una cuarta tobera (16) conectada a dicho al menos un puerto de dicho vaso de expansión (17) y a dicha segunda tobera (10) entre dicha segunda salida de producto filtrado (7) y dicha segunda válvula (12) .

8. El dispositivo de filtración de flujo cruzado según la reivindicación 7, en donde dicha tercera tobera (15) comprende una tercera válvula (24) y dicha cuarta tobera (16) comprende una cuarta válvula (25) , dichas tercera y cuarta válvulas (24, 25) cada una que tiene al menos una posición abierta y una posición cerrada y que se controlan separadamente.

9. El dispositivo de filtración de flujo cruzado según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde cada elemento de filtración longitudinal (1, 2) comprende unos medios de filtración, cada uno de los medios de filtración de cada elemento de filtración longitudinal (1, 2) que tiene su propio valor de corte, dicho valor de corte de los medios de filtración del primer elemento de filtración longitudinal (1) que es diferente a dicho valor de corte de los medios de filtración del segundo elemento de filtración longitudinal (2) .

10. El dispositivo de filtración de flujo cruzado según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde cada elemento de filtración longitudinal (1, 2) comprende unos medios de filtración, cada uno de los medios de filtración de cada elemento de filtración longitudinal (1, 2) que tiene su propio valor de corte, dicho valor de corte de los medios de filtración del primer elemento de filtración longitudinal (1) que es similar a dicho valor de corte de los medios de filtración del segundo elemento de filtración longitudinal (2) .

11. El dispositivo de filtración de flujo cruzado según la reivindicación 9 o 10, en donde cada uno de los medios de filtración se fabrica de un material seleccionado del grupo que comprende: material metálico, material orgánico o material inorgánico.

12. El dispositivo de filtración de flujo cruzado según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que además comprende una bomba de circulación (13) proporcionada entre dicha salida de concentrado (5) y dicha entrada de material en bruto (4) .

13. El dispositivo de filtración de flujo cruzado según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dicha salida de concentrado (5) está terminada por una quinta válvula (23) .

14. El dispositivo de filtración de flujo cruzado según la reivindicación 13, en donde dicha quinta válvula (23) comprende una válvula de mariposa.