专利名称：横流过滤设备和用于故障定位的方法
技术领域：
本发明涉及权利要求1的前序部分中所述种类的一种横流过滤设备以及按权利要求7的前序部分所述的用于在一种这样的设备中进行故障定位的方法。
如果涉及到要对于分子弥散的或胶体弥散的混合物进行过滤-在某种情况下有固体或悬浮物的成分，那就可以有利地应用这样的横流过滤设备。这种混合物的例子就是象在生产果实汁或水果汁时首先产生的混合物那样。这些混合物然后一方面通过过滤而分离成清澈的果实汁或水果汁，另一方面是基本上残留的悬浮浆料。混合料例如在过滤前也还可以添加进活性炭，以达到某些作用。这种活性炭然后也必须和悬浮料一起与液体分离。
在权利要求1的前序部分中所述的横流过滤设备由WO-A1-01/51186就已知了。此处说明了一种解决办法，即如何能除去由于固体滞留物成分而引起的过滤模块堵塞。在这种类型的设备里也就是存在如下问题过滤元件可能发生堵塞，从而生产不得不中断，以便首先除去所述堵塞。但生产中断是不希望的。
由JP-A-07112185已知一种废水处理装置，其中也公开了应用压缩气体的一种清洗方法。
由JP-A-06226065已知一种清洗薄膜过滤器的方法。此时通过反流冲洗同时应用空气来进行清洗。
由瑞士专利申请2242/01已知，在过滤过程中监测混合物的粘度。这样就可以达到根本就不会发生堵塞。
由WO-A1-00/03794已知一种过滤设备，在此设备中在过滤循环结束之后通过一个阀门可以输入冲洗水，该冲洗水用于将高粘度残留物从过滤器单元里挤排出去。通过一种这样的冲洗，如果及时进行的话，那就能阻止发生堵塞。但是进行冲洗决不是没有问题了，因为粘度发生了突然的变化。因此尽管及时进行冲洗仍可能在过滤模块的膜管里发生残留物的堵塞。
由瑞士专利申请0204/02已知，这样来进行冲洗，从而阻止了粘度发生突然性的变化。
已经了解到横流过滤设备的各种不同方案，它们都可以实现可靠的工作。但原则上存在以下问题包含在这样的设备里的过滤元件的使用寿命是有限制的。所出现的问题之一就是过滤元件可能有漏洞，因而不再能继续进行过滤。
由WO-A1-98/19778已知用于这种横流过滤设备的薄膜模件。该模件含有以卷绕弯曲状布置在薄膜模件里的管膜。许多这样的薄膜模件可以在横流过滤设备里相互平行地布置。例如由WO-A1-01/51186已知的设备具有800个并联的膜管。
由于一个漏洞而使单个膜管失效，则会造成不能再成功地进行过滤，这是因为产生的透过物不再是清澈了。通过装入一个浑浊度传感器虽然可以测出来-如果这是必要的话，但也存在以下问题必须对失效的膜管确定位置。用眼睛来寻找出最大浑浊度的位置一般来说达不到目的。
本发明的任务是完成一种横流过滤设备，其性能应保证用它能够实施一种故障定位的方法。
所述任务按本发明通过具有权利要求1的特征的横流过滤设备以及通过具有权利要求7的特征的一种方法来解决。有利的改进方案见从属权利要求。
以下根据附图对本发明的实施例进行详细说明。附图示出
图1一种横流过滤设备的示意图。
图2一个过滤元件的细节图。
在图中1表示一个过滤元件，其中将所想要的液相从混合物里分离出来。它并不取决于过滤元件1的结构类型。如果过滤元件1例如包含有直的或卷绕的管状膜或者毛细管的话，那就首先应用本发明，这是因为用这样的过滤元件1大多就可以处理具有高含量悬浮浆料的混合物。如果过滤元件1的一些部分出现了堵塞，那么就有规律地造成停止工作，并伴有其所有不利的后果。
所需过滤的混合物位于一个产品液箱2里。它从此液箱经过一个输送管路3抵达过滤元件1。在输送管路3里使用了一个输送泵4和一个流量计5，其中输送泵4的转速可以由流量计5来控制或调节，从而使得或者是通过输送管路3的运输能力或者是在过滤元件1的入口处在输送管路3里的压力保持恒定。这就可以按已知的方式实现一种经济的生产。
在产品液箱2的通入到输送管路3里的出口处有一个油箱截止阀6，它可以电动地或风动地操纵。在过滤元件1的次级侧有一个透过物管路7连接在这个元件上，通过该透过物管路使所述在过滤元件1里分离出的透过物、也就是说例如清澈的水果汁能够被取走。
另一方面有一条回流管路8从过滤元件1通至产品液箱2。其中，使残留物从过滤元件1返回至产品液箱2。在所述回流管路8里设有一个节流阀9，它同样可以电动地或风动地操纵。这个节流阀9可以由一个残留物管路压力传感器10而来地进行控制，该传感器检测过滤元件1的残留物入口处的压力。在回流管路8处可以紧靠在过滤元件1之后布置另一个残留物管路压力传感器10’。由残留物管路压力传感器10可以检测到的、紧靠在过滤元件1之前在回流管路3里的压力与泵4的输送能力和过滤元件1的状态有关。混合物的粘度愈高，通流阻力就越高。粘度的增高可能是例如由于混合物中固体物质或悬浮物质的含量增高引起的。根据这种通流阻力可以电动地或风动地使节流阀9或多或少地打开或者关闭。在回流管路8通入到产品液箱2里之前有一个回流管路截止阀11，如果这个阀要使离开过滤元件1的残留物都返回至产品液箱2的话，那么该阀是常开的。
位于液箱2里的混合物在液箱截止阀6打开时借助于输送泵4运输至过滤元件1。在过滤元件1里从混合物里分离出透过物。残留物则通过回流管路8在回流管路截止阀11开启时返回至产品液箱2。因而在过滤时就使循环流动的混合物的粘度提高了，因为如果在过滤元件1中分离出的透过物越多，在混合物中的固体物或悬浮物的成分就总是不断提高。同时过滤能力下降了。若混合物的粘度达到某个大小，那就必须终止过滤，确切地说要及时终止，从而使过滤元件1不会堵塞。循环流动的混合物因此可以通过开启一个布置在过滤元件1之后的排出阀12从回路里排出。
若要开始过滤过程的话，那么首先经过一段产品管路13将所要过滤的混合物输送给产品液箱2。然后使输送泵4运行。开始时在产品液箱2里的混合物粘度相对较低。对于输送泵4的调节应保证通过输送管路3的输送能力保持恒定。在过滤元件1里分离出透过物，因而离开过滤元件1的残留物具有较高的粘度。该残留物又被输送给产品液箱2。其数量则由于在过滤元件1里分离出透过物而变少了。通过产品管路13输入另外的混合物用于进行补偿。随着过程的不断进展，处于液箱2里的混合物的粘度就不断地增高。如果输送泵4使经过输送管路3的输送能力保持为恒定的话，那么粘度增高就造成了用残留物管路压力传感器10可以检测到的压力升高。因为这个压力针对过滤元件1的可承载性不得超过某一个极限值，因此输送泵4的调节必须要保证不超过这个极限值。过滤能力则下降。
这样就可以达到一种状态过滤能力对于一种经济地运行来说太小了，而且最终也不再可靠了，那么就要终止过滤。但是不得使过滤设备里的输送泵4关停，因为这不可避免地会造成堵塞。现在就必需将处于设备里的混合物从所述设备里排出。熟知的方式是通过冲洗。为使所述位于过滤元件1的次级侧的产品、透过物不会由于冲洗水而变稀，要在开始冲洗过程之前将产品排出。
因此设有一个冲洗水箱14，从水箱里可以将冲洗水经过一条冲洗管路15引入到输送管路3中。在冲洗管路15里设有一个冲洗管路截止阀16。在冲洗水箱14和冲洗管路截止阀16之间还设有一个元件，其任务在于阻止在打开冲洗管路截止阀16时让可观数量的混合物从输送管路3回流至冲洗水箱14。当从过滤过程过渡至冲洗过程的同时，或多或少地关闭液箱截止阀6，并打开冲洗管路截止阀16。液箱截止阀6和冲洗管路截止阀16由一个控制仪20来操纵，用此仪器可以控制所述过滤过程。在或多或少同时地开启冲洗管路截止阀16和关闭液箱截止阀6时，由于在产品液箱2里的容量和冲洗水箱14里的容量之间的一个液位高度差H、如果该液位高差H达到某个数值的话，就可能使混合物从产品液箱2流向冲洗水箱14，其中也必须考虑到产品液箱2里的密度大于冲洗水箱14里冲洗水的密度。通过所述的元件阻止了可观数量的混合物在向着冲洗水箱14的方向上的这种进入。由于在已知的过滤设备中冲洗管路15大多达到几米长，因此冲洗水箱14没有受到混合物进入的伤害。冲洗水箱14里的水也就是说未受污染。
这种阻止混合物回流的元件或者是一种止回阀17或者是一种回流节流阀17’，如同这由瑞士专利申请0204/02中所知的那样。
在以前所描述的生产循环结束时冲洗水位于过滤元件1里。那么关停横流过滤设备。然后也可以进行维护作业。
一种这样的横流过滤设备可以很可靠、很经济地运行。正常运行时可以可靠地排除过滤元件1的堵塞。但存在以下问题工作运行时在过滤元件1里可能出现失效。在过滤元件1的其中一个膜管里的一个漏洞则造成透过物不再清澈。那就必须使设备停机，以更可以换失效的元件。如开头所述，失效位置的识别一定还有问题。
因此按照本发明规定了有一种压缩空气管路25通入输送管路3中到达过滤元件1，该压缩空气管路可以由一个压缩空气截止阀26截止住。通过打开压缩空气截止阀26借助于压缩空气将过滤元件1里的冲洗水从过滤元件1里排出去。为使压缩空气不进入输送管路3和布置在此管路里的输送泵4以及流量计5，还必需在过滤元件1的附近在输送管路3里设置一个输送管路截止阀28。
由瑞士专利0204/02已知的排出阀12如图1所表示的那样最好在紧靠过滤元件1之后进行布置。
若残留物或冲洗水从过滤元件1里挤排出去了，那么就用空气充满过滤元件1的初级范围。若过滤元件1的其中一个零件具有一个漏洞，那么空气通过该漏洞就可以进入到过滤元件1的次级范围里。通过肉眼观察就可以很容易地识别出漏洞的准确位置。为了能够识别出过滤元件1里的漏洞，有利的是使过滤元件1里的空气压力缓慢地提高。为了能够实现这样一种缓慢的压力变化，最好在压缩空气截止阀26和压缩空气管路25接入输送管路3处之间设有一个可调节的节流阀27。因此就可以缓慢地提高作用于过滤元件1上的空气压力。然后很容易地观察到在过滤元件1的哪个位置上有空气选出。因此就确定了失效的位置。设备则可以停车，并通过更换失效的零部件来排除故障。
但开始时在过滤元件1里还有冲洗水。为了进行漏损检验必须首先将该冲洗水实际上完全地从过滤元件1里挤排出去。随着空气压力的缓慢增高这就不可能了，尤其是如果过滤元件1包含有多个并联的膜管的话；这还要加以指出。
因此有利的是首先应用一种尽可能高的空气压力将冲洗水从过滤元件1里挤排出。接着又使压力降低并缓慢地升高。将冲洗水从过滤元件1里挤排出采用的压力恰好在过滤元件1的承载极限之下、例如达到6巴。排出冲洗水在压力为大约3至6巴时进行。接着使压力降低，最后又缓慢地升高，例如先到1巴，然后又慢慢升到2巴。若过滤元件1失效，那么所谓的冒气泡点、也就是说空气冒出来时的压力达到1至2巴的压力范围。
为了使操纵容易，最好平行于可调节的节流阀27设有一个可接通的开关阀29，如在图1中用虚线所示的那样。在此情况下最好按如下来进行。在打开压缩空气截止阀26之后使开关阀29打开，并因此应用大约3至6巴的空气压力将冲洗水迅速而完全地从过滤元件1里挤排出。然后又使开关阀29关闭。接着则借助于可调节的节流阀27使空气压力慢慢升至达到冒气泡点。
这种变型因此是有利的，因为借助于一个可调节的节流阀27不可能使压力很快地提高，如同为了接近完全地将冲洗水从过滤元件1里排出所必需的那样。
压缩空气管路25最好具有一个蓄压器32。因而有足够大量的压缩空气在紧靠着横流过滤设备附近提供使用。常常有这样的问题工作运行时已有的压缩空气管路没有大的横断面而且相对较长。为了保证使过滤元件1完全和顺畅地排空吹出，这个蓄压器32是有利的。蓄压器32的大小取决于横流过滤设备的情况，也就是说尤其取决于过滤元件1的尺寸大小。
此处应该提到，各个管路部分在过滤元件1处完全可以是大容积的，因而这些管路部分也可以起到蓄压器32的作用。
为了直观清楚起见，在图1中并未画出从控制仪20至压缩空气截止阀26和至输送管路截止阀28的控制线路。
蓄压器32里的压缩空气的压力最好为至少3巴。压力的上限由过滤元件1的承载极限来定，它例如可达约为6巴。
如果没有强大有效的压缩空气系统可供使用的话，那么也可以使用另一种压缩空气、例如可取自一个高压瓶34的氮气来代替压缩空气。蓄压器32则可由高压瓶34供给压缩空气，这借助于一个减压阀35可以无需输入外界能源而自动地进行。
在图2中作为一个例子表示了一个过滤元件1，这从原理上说如同由WO-A1-01/51186所已知的那样。相同的附图标记表示如同图1中相同的元件。过滤元件1包含有许多薄膜模件40，它们相互平行地布置在输送管路3和回流管路8之间。如前所述，如果从压缩空气管路25起用压缩空气施加于过滤元件1，那么就很容易识别出在一个薄膜模件40里的一个漏洞-气泡41会从漏洞位置处通过位于过滤元件1里的液体而浮上来。这样就可以容易地确定失效位置。该失效的薄膜模件40就可以容易地找到，然后就可以更换掉。
可能会发生这样的情况过滤元件1的失效正好发生在一个生产循环开始的时候，那么，如果残留物的粘度还比较小，就可以借助于压缩空气直接将残留物从过滤元件1里挤排出去。就不需要在开始找出漏洞之前借助于压缩空气进行冲洗了。
同时可能发生以下情况空气首先根本不能通过失效位置出来，因此故障位置不能找到。若过滤过程已经进行了一定的时间而且因此使混合物的粘度略有升高了，那可能就会是这样。在过滤元件1的膜管内壁上则已经沉积了一定数量的固体物，该固体物可能阻碍空气通过。但是因为透过物出现了浑浊，那必然有一个漏洞，所以在这样情况下就先借助于冲洗水来冲洗过滤元件1，将沉积下来的固体物冲刷掉。为此又使压缩空气截止阀26关闭，并使输送管路截止阀28打开。然后按已知的方式对过滤元件1进行冲洗。接着按所述方式将冲洗水从过滤元件1里排出，然后用缓慢增高的空气压力寻找漏洞。
权利要求
1.具有至少一个过滤元件(1)的横流过滤设备，可以从一个产品液箱(2)经过输送管路(3)向该过滤元件输送混合物，其中在产品液箱(2)和输送管路(3)之间布置了一个液箱截止阀(6)，并且在此设备中冲洗水可以从一个冲洗水箱(14)经过一个冲洗管路(15)和一个冲洗管路截止阀(16)而输入到输送管路(3)里，其特征在于，-在输送管路(3)进入到过滤元件(1)之前设有一个输送管路截止阀(28)，而且在过滤元件(1)入口侧通入一个压缩空气管路(25)，该管路可由一个压缩空气截止阀(26)截止住。
2.按权利要求1所述的横流过滤设备，其特征在于，在位于压缩空气截止阀(26)和压缩空气管路(25)进入到输送管路(3)处之间在那一段压缩空气管路(25)里设有一个可调的节流阀(27)，用该节流阀可以使压力产生变化。
3.按权利要求2所述的横流过滤设备，其特征在于，节流阀(27)并联一个可接通的开关阀(29)。
4.按权利要求1至3中任意一项所述的横流过滤设备，其特征在于，在压缩空气管路(25)里设有一个蓄压器(32)。
5.按权利要求4所述的横流过滤设备，其特征在于，蓄压器(32)可以加载到至少为3巴的压力。
6.按权利要求1至5中任意一项所述的横流过滤设备，其特征在于，蓄压器(32)可以通过一个减压阀(35)由一个高压瓶(34)供给压缩气体。
7.在按权利要求1所述的一种横流过滤设备中用于故障定位的方法，其特征在于，使输送管路截止阀(28)关闭并使压缩空气截止阀(26)打开，这样就借助于压缩空气将残留物或冲洗水从过滤元件(1)里挤排出去。
8.按权利要求7所述的方法，其特征在于，接着以已知的方式将固体物从过滤元件(1)里清洗掉，其方法是从冲洗水箱(14)里将冲洗水输送给过滤元件(1)。
9.按权利要求8所述的方法，其特征在于，在结束对过滤元件(1)的冲洗以及借助于压缩空气将冲洗水挤排出之后又向过滤元件输送压缩空气，其中借助于一个可调节的节流阀(27)使压力慢慢地增高。
全文摘要
本发明涉及一种具有至少一个过滤元件(1)的横流过滤设备，可以将一种混合物从一个产品液箱(2)经过一个输送管路(3)而输送给这过滤元件。此外还可以将冲洗水从一个冲洗水箱(14)输送给该过滤元件(1)。按照本发明，在输送管路(3)通入到过滤元件(1)中之前设有一个输送管路截止阀(28)，并在过滤元件(1)的输入侧通入一个压缩空气管路(25)，该管路由一个压缩空气截止阀(26)截止住。通过关闭输送管路截止阀(28)和打开压缩空气截止阀(26)而将残留物或者冲洗水从过滤元件(1)里借助压缩空气挤排出去。由于一个在过滤元件(1)里存在的漏洞使空气进入到过滤元件(1)的次级范围中。那么就很容易可以看到空气在过滤元件(1)的哪个位置上出来。这样就确定了失效的位置。通过本发明就大大简化了一种失效过滤元件(1)的维护和修理。
文档编号A23L2/74GK1646211SQ03808266
公开日2005年7月27日 申请日期2003年3月25日 优先权日2002年4月12日
发明者E·哈特曼 申请人:布克-盖耶股份公司