DE3783398T2

DE3783398T2 - Filteranlage.

Info

Publication number: DE3783398T2
Application number: DE8787306203T
Authority: DE
Inventors: Akimitsu Hiraki; Magoji Okamoto
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1986-07-15
Filing date: 1987-07-14
Publication date: 1993-07-29
Anticipated expiration: 2007-07-15
Also published as: EP0253620A2; DE3783398D1; EP0253620A3; EP0253620B1; US4830749A

Description

Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung, die mehrere keramische, poröse Filterelemente verwendet, und insbesondere eine Filtervorrichtung zur Reinigung von Wasser, das Schwebstoffe enthält, die durch in Kernkraftanlagen erzeugte Radioaktivität kontaminiert sind.
In den Reaktoren von Kernkraftwerken verwendete Bauteile (Profilumhüllungen (engl. "channel boxes"), Steuerstäbe und dgl.) werden in mit Wasser gefüllten Behältern gelagert. In diesem Fall ist die Durchsichtigkeit des in die Behälter eingefüllten Wassers im Betrieb erforderlich, wenn der bestrahite Metallabfall, der durch Radioaktivität kontaminiert ist, in die Becken versenkt wird. Im allgemeinen wird ein Teil des Wassers in dem Becken stets mit einer Filtervorrichtung gefiltert und gereinigt, die Sintermetallfiltereinheiten aufweist.
Gemäß Fig. 1 umfaßt eine bisher benutzte Reinigungsfiltereinheit 51 vier zylindrische Sintermetallfilter 52 und ein diese Filter 52 umgebendes Filtergehäuse 53. Das in dem Becken enthaltene Wasser wird einem oberen Einlaß 54 des Filtergehäuses 53 zugeführt und strömt durch die oberen Bereiche und durch mittige Kanäle 55 der betreffenden Sintermetallfilter 52 hindurch. Das Wasser wird gefiltert und gereinigt, während es von innen nach außen durch die Filter 52 hindurchströmt, und es tritt an einem Auslaß 56 aus.
Die bisher bekannte Filtervorrichtung mit den vorstehend beschriebenen Sintermetallfiltern ist jedoch teuer in der Herstellung und kurzlebig im Gebrauch. Außerdem ist diese Filtervorrichtung kompliziert aufgebaut und schwer, und sie hat nur kleine Filterflächen. Zur Vermeidung dieser Nachteile wurde beispielsweise in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 56-148 607 eine Filtervorrichtung vorgeschlagen, die poröse Keramikkörper verwendet. Da der poröse Keramikkörper aus gebranntem Material oder Ton besteht, ist in diesem Fall aber nur die Herstellung kleiner Filter möglich, und Filter mit großen Filterflächen können nicht hergestellt werden.
Es ist eine Hauptaufgabe der Erfindung, eine Filtervorrichtung zu schaffen, die die vorstehenden Nachteile des Standes der Technik überwindet oder verringert, die billig in der Herstellung ist und eine größere Lebensdauer und ein geringes Gewicht der Vorrichtung ermöglicht.
Eine Form der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung umfaßt mehrere poröse keramische Filterelemente, die jeweils mehrere zueinander parallele durchgehende Öffnungen haben, deren vordere und hintere Enden wechselweise verschlossen sind, Filterelementgehäuse, die eines der Filterelemente aufnehmen und die übereinandergestapelt sind, wobei die darin enthaltenen Filterelemente voneinander im Abstand gehalten und die Vorderenden der Filterelemente nach oben gerichtet sind, Zuführmittel zum Zuführen einer zu filtrierenden ungereinigten Flüssigkeit zu den Vorderenden der Filterelemente, Zuflußkammern für ungereinigte Flüssigkeit, die zwischen den Filterelementen angeordnet sind, um die ungereinigte Flüssigkeit von den Zuführmitteln zu empfangen, Filtrataustrittskammern, die zwischen den Filterelementen angeordnet sind, um das Filtrat aufzunehmen, das die Filterelemente durchströmt hat, und Filtrataustrittsmittel zum Ableiten des Filtrats aus den Filtrataustrittskammern der Vorrichtung.
Bei der vorstehenden Ausbildung der Filtervorrichtung strömt die zu filtrierende ungereinigte Flüssigkeit durch eines der in mehreren Etagen gestapelten keramischen, porösen Filterelemente hindurch, wobei die ungereinigte Flüssigkeit filtriert und gereinigt wird. Das Filtrat wird durch die Filtratkanäle aus der Vorrichtung abgegeben, die getrennt von den Kanälen für die- ungereinigte Flüssigkeit vorgesehen sind. Die Kanäle für die ungereinigte Flüssigkeit und für das Filtrat sind vollständig voneinander getrennt, so daß keine Vermischung der ungereinigten Flüssigkeit mit dem Filtrat erfolgt, und die Filtrierung und Reinigung der ungereinigten Flüssigkeit kann daher mit großer Zuverlässigkeit durchgeführt werden.
Die Elementgehäuse haben Gehäusewände, die über die Filterelemente hinausragen, um sich an dem benachbarten Elementgehäuse abzustützen, so daß die Elementgehäuse einen Stapel bilden, der die Filterelemente aufnimmt.
Da keramische, poröse Filterelemente verwendet werden, die im Vergleich zu den Sintermetallfiltern billiger und leichter sind, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung billig und leicht sein. Da mehrere keramische, poröse Filterelemente zur Bildung der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung parallel zueinander gestapelt sind, können die Filterflächen erheblich vergrößert werden.
Zum besseren Verständnis der Erfindung werden nachfolgend einige bevorzugte Ausführungsformen anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert.
Fig. 1 ist ein schematischer Schnitt durch ein Beispiel einer Filtereinheit nach dem Stand der Technik;
Fig. 2a ist eine schematische Seitenansicht eines bei der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung zu verwendenden keramischen, porösen Filterelements an einer Eintrittsseite desselben;
Fig. 2b ist ein Längsschnitt durch das in Fig. 2a gezeigte keramische, poröse Filterelement;
Fig. 2c ist eine schematische Seitenansicht einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen keramischen, porösen Filterelements an einer Eintrittsseite desselben;
Fig. 3 ist ein schematischer Schnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung;
Fig. 4 ist ein schematischer Schnitt durch eine Ausführungsform einer aktuellen Filtereinheit, bei der die erfindungsgemaße Filtervorrichtung Verwendung findet;
Fig. 5 ist ein Schnitt durch eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung;
Fig. 6 ist eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform der aktuellen Filtereinheit, bei der die erfindungsgemäße Filtervorrichtung zur Anwendung gelangt;
Fig. 7a ist eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform des keramischen, porösen Filterelements an einer Eintrittsseite desselben, das bei der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung zur Anwendung gelangt;
Fig. 7b ist ein Längsschnitt des in Fig. 7a gezeigten keramischen, porösen Filterelements;
Fig. 7c ist eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform des Filterelements;
Fig. 8 ist ein Schnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung, bei der die in Fig. 7a gezeigten Filterelemente zur Anwendung gelangen;
Fig. 9 ist ein Schnitt einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung, bei der die in Fig. 7a gezeigten Filterelemente zur Anwendung gelangen; und
Fig. 10 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der aktuellen Filtereinheit, bei der die in Fig. 8 oder 9 gezeigten Filtervorrichtungen zur Anwendung gelangen.
Zunächst werden die bei der vorliegenden Erfindung zur Anwendung gelangenden keramischen, porösen Filterelemente anhand der Fig. 2a, 2b und 2c erläutert, die Beispiele der Filterelemente in Endansichten an der Einlaßseite und in einem Längsschnitt zeigen.
Das in den Fig. 2a und 2b gezeigte keramische, poröse Filterelement 1 ist aus Tonerde, Mullit, Kieselerde, Dichroit od. dgl. hergestellt und hat eine Anzahl von zueinander parallelen durchgehenden Öffnungen 2. Die durchgehenden Öffnungen 2 sind an ihren vorderen und hinteren Enden abwechselnd mit einem keramischen Dichtungsmaterial 3 verschlossen, wie in Fig. 2a gezeigt. Wenn demzufolge eine ungereinigte Flüssigkeit an einem Ende 4 des Filterelementes an einer Einlaßseite in das Filterelement eingeleitet wird, wie mit Pfeilen in Fig. 2b gezeigt, dann wird die Flüssigkeit durch die keramischen, porösen Trennwände 5 gefiltert, und die gefilterte Flüssigkeit oder das Filtrat tritt sodann an den anderen Enden 6 der unverschlossenen Öffnungen an eine Auslaßseite aus.
Fig. 2c zeigt ein anderes keramisches Filterelement, bei dem ein vorderes Ende einer durchgehenden Öffnung und die hinteren Enden aller durchgehenden Öffnungen um diese eine durchgehende Öffnung herum regelmäßig abwechselnd verschlossen sind. Die Wirkungsweise dieses Filterelements ist im wesentlichen die gleiche wie dies vorstehend beschrieben wurde.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung 24 im Längsschnitt. Bei dieser Ausführungsform sind fünf keramische, poröse Filterelemente 1 in einem Innenzylinder 13a angeordnet, der in einen Außenzylinder 13b eingesetzt ist, um ein vorzugsweise aus Metall bestehendes Doppelgehäuse 13 und gleichzeitig einen Kanal 11 für ungereinigte Flüssigkeit und einen Filtratkanal 12 auf beiden Seiten zu bilden, wobei diese Kanäle einen Raum zwischen dem Innenzylinder 13a und dem Außenzylinder 13b in Längsrichtung in zwei gleiche Räume unterteilen. Bei der Anordnung der Filterelemente 1 in dem Doppelgehäuse 13 wird jedes Filterelement 1 mit einer Schutzdichtung 16 in einem Filterelementgehäuse 15 angeordnet, das an seinem Boden einen abgestuften Bereich A und an seiner Seite Filtrataustrittsöffnungen 14 hat, die mit dem Filtratkanal 12 in Verbindung stehen. Diese Filterelementgehäuse 15 werden gestapelt unter Zwischenfügung von Dichtungen 18, die jeweils aus einem Distanzstück 17 und einem elastischen Teil bestehen. An einer Seite des Distanzstücks sind Zuflußöffnungen 19 für ungereinigte Flüssigkeit vorgesehen, die mit dem Kanal 11 für ungereinigte Flüssigkeit in Verbindung stehen. In diesem Fall ist vorzugsweise eine Zuflußkammer 36 für ungereinigte Flüssigkeit vorgesehen, die an einem oberen Bereich jedes keramischen Filterelements 1 mit dem Kanal 11 für ungereinigte Flüssigkeit in Verbindung steht, und eine Filtrataustrittskammer 37 ist in dem Filterelementgehäuse 15 unter dem keramischen Filterelement 1 vorgesehen. Nur eine in dem abgestuften Bereich A des untersten Filterelementgehäuses 15 ausgebildete Filtrataustrittskammer 38 ist mit der Außenseite der Filtervorrichtung 24 unmittelbar verbunden. Ferner sind O-Ringe 20 zwischen den Distanzstücken 17 und den Böden der Filterelementgehäuse 15 angeordnet, um zwischen dem inneren Zylinder des Doppelgehäuses 13 und den Filterelementgehäusen 15 abzudichten. Das Doppelgehäuse 13 ist an seiner unteren Umfangsfläche mit einem Außengewinde 21 versehen, das mit einem Filterhaltedeckel 23 in Eingriff steht, wodurch die fünf keramischen, porösen Filterelemente 1 in dem Doppelgehäuse befestigt werden, um die erfindungsgemäße Filtervorrichtung zu vervollständigen.
Bei der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung 24 der vorstehend beschriebenen Konstruktion fließt die zu filtrierende ungereinigte Flüssigkeit längs Kanälen, die in Fig. 3 mit Pfeilen angedeutet sind. Mit anderen Worten, die ungereinigte Flüssigkeit wird durch ein oberes Ende der Vorrichtung in das oberste keramische, poröse Filterelement 1 eingeleitet und durch den Kanal 11 für ungereinigte Flüssigkeit und jede Zuflußöffnung 19 für ungereinigte Flüssigkeit in die Zuflußkammer 36 für ungereinigte Flüssigkeit über jedem keramischen, porösen Filterelement 1 eingeleitet. Das Filtrat, das durch jedes keramische, poröse Filterelement 1 gereinigt wurde, fließt von der Filtrataustrittskammer 37 durch die Filtrataustrittsöffnung 14 und den Filtratkanal 12 unmittelbar zur Außenseite der Filtervorrichtung. Das Filtrat, das durch das unterste keramische, poröse Filterelement gereinigt wurde, wird von der untersten Austrittsöffnung (richtig: Austrittskammer) 38 durch die Öffnungen an die Außenseite der Filtervorrichtung abgegeben.
Fig. 4 zeigt schematisch eine Ausführungsform der aktuellen Filtereinheit 30, bei der die erfindungsgemäße Filtervorrichtung 24 zur Anwendung gelangt. Wie in Fig. 4 gezeigt, sind die vier Filtervorrichtungen 24 mittels Haltefedern 31 an einem Einheitsdeckel 32 befestigt und mit einem Filtergehäuse 33 verdeckt, um die Filtereinheit 30 zu vervollständigen. Wenn eine ungereinigte Flüssigkeit in einen Einlaß 34 der Filtereinheit 30 zugeführt wird, dann wird durch einen Auslaß 35 der Einheit Filtrat abgegeben.
Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung 75 im Längsschnitt. Bei dieser Ausführungsform sind fünf keramische, poröse Filterelemente 1 in einem inneren Zylinder 63a angeordnet, der in einen äußeren Zylinder 63b eingesetzt ist, um ein Doppelgehäuse 63 und einen Kanal 61 für ungereinigte Flüssigkeit und einen Filtratkanal 62 zu bilden, wobei diese Kanäle einen Raum zwischen dem inneren Zylinder 63a und dem äußeren Zylinder 63b in zwei gleiche Räume unterteilen. Bei der Anordnung der Filterelemente 1 in dem Doppelgehäuse 63 wird jedes Filterelement 1 durch eine Dichtung 67 oder eine Schutzdichtung 68 in einem Filterelementgehäuse 66 positioniert, das an seinem Boden einen abgestuften Bereich A und an seiner Seite eine Zuflußöffnung 64 für ungereinigte Flüssigkeit oder eine Filtrataustrittsöffnung 65 hat, die mit dem Kanal 61 für ungereinigte Flüssigkeit oder mit dem Filtratkanal 62 in Verbindung steht. Diese Filterelementgehäuse 66 sind unter Zwischenfügung von Schutzdichtungen 68 oder Dichtungen 67 gestapelt. Das Filterelementgehäuse 66 ist vorzugsweise aus Metall hergestellt, und die Dichtung 67 und die Schutzdichtung 68 ist vorzugsweise aus einem Elastomer, wie z. B. Gummi, hergestellt. Wie vorstehend beschrieben, sind die betreffenden keramischen, porösen Filterelemente 1 gestapelt, um abwechselnd dazwischen Zuflußkammern 69 für ungereinigte Flüssigkeit, die mit den Zuflußöffnungen 64 für ungereinigte Flüssigkeit in Verbindung stehen, und Filtrataustrittskammern 70 zu bilden, die mit den Filtrataustrittsöffnungen 65 in Verbindung stehen. Nur das -durch das unterste Gehäuse 66 hindurchströmende Filtrat wird unmittelbar aus der Filtervorrichtung abgegeben, ohne durch irgendeine Filtrataustrittsöffnung zu strömen. Ferner sind O-Ringe 71 an den Böden der Filterelementgehäuse 66 angeordnet, um eine Dichtung zwischen dem inneren Zylinder des Doppelgehäuses 63 und dem Filterelementgehäuse 66 zu schaffen. Das Doppelgehäuse 63 ,ist an seinem unteren Umfang mit einem Außengewinde 72 versehen, das mit dem Filterhaltedeckel 74 in Eingriff steht, wodurch die fünf keramischen, porösen Filterelemente 1 in dem Doppelgehäuse festgelegt sind, um die erfindungsgemäße Filtervorrichtung 75 zu vervollständigen.
Bei der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung 75 der vorstehend beschriebenen Ausbildung strömt die zu filternde ungereinigte Flüssigkeit entlang dem in Fig. 5 mit Pfeilen angedeuteten Strömungskanälen. Mit anderen Worten, die ungereinigte Flüssigkeit wird durch ein oberes Ende der Vorrichtung in das oberste keramische, poröse Filterelement 1 und durch den Kanal 61 für ungereinigte Flüssigkeit und jede Zuflußöffnung 64 für ungereinigte Flüssigkeit in die Zuflußkammer 69 für ungereinigte Flüssigkeit zugeführt. Das Filtrat, das durch jedes keramische, poröse Filterelement 1 gereinigt wurde, wird in die Filtrataustrittskammer 70 eingeleitet und durch die Filtrataustrittsöffnung 65 und den Filtratkanal 62 aus der Filtervorrichtung abgeleitet. Das von dem untersten keramischen, porösen Filterelement 1 gereinigte Filtrat wird unmittelbar durch die Öffnungen 73 an die Außenseite der Filtervorrichtung abgegeben.
Fig. 6 zeigt schematisch eine Ausführungsform der aktuellen Filtereinheit 80, bei der die erfindungsgemäße Filtervorrichtung 75 zur Anwendung gelangt. Wie in Fig. 6 gezeigt, sind die vier Filtervorrichtungen 75 mit Haltefedern 81 an einem Einheitsdeckel 82 befestigt und mit einem Filtergehäuse 83 bedeckt, um die Filtereinheit 80 zu vervollständigen. Wenn eine ungereinigte Flüssigkeit einem Einlaß 84 der Filtereinheit 80 zugeführt wird, dann wird Filtrat durch einen Auslaß 85 der Einheit abgegeben.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der andere keramische, poröse Filterelemente benutzt werden als sie in den Fig. 2a bis 2c gezeigt sind, ist in den Fig. 7a, 7b und 7c gezeigt, in denen solche keramische, poröse Filterelemente der Ringröhren-Bauart in Endansichten auf der Einlaßseite und in einem Längsschnitt schematisch dargestellt sind.
Gemäß Fig. 7a und 7b ist ein keramisches, poröses Filterelement 101 von der Ringröhrenbauart aus Tonerde, Mullit, Kieselerde, Dichroit od. dgl. hergestellt und weist eine Anzahl paralleler durchgehender Öffnungen 102 auf. Die durchgehenden Öffnungen 102 sind abwechselnd an ihren vorderen und hinteren Enden mit einem keramischen Dichtungsmaterial 103 verschlossen, wie in Fig. 7a gezeigt. Wenn demzufolge eine ungereinigte Flüssigkeit an einem Ende 104 des Filterelements an einer Einlaßseite in das Filterelement eingeleitet wird, wie in Fig. 7b mit Pfeilen veranschaulicht, dann wird die Flüssigkeit durch keramische, poröse Trennwände 105 filtriert, und die filtrierte Flüssigkeit verläßt das andere Ende 106 durch offenstehende Öffnungen an einer Auslaßseite.
Fig. 7c zeigt ein anderes keramisches Filterelement der Ringröhrenbauart, bei dem ein vorderes Ende einer durchgehenden Öffnung und hintere Enden der diese eine durchgehende Öffnung umgebenden durchgehenden Öffnungen regelmäßig abwechselnd verschlossen sind. Die Arbeitsweise dieses Filterelements ist im wesentlichen die gleiche wie dies vorstehend beschrieben wurde.
Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform der Filtervorrichtung 127 im Längsschnitt, bei der Filterelemente der Ringröhren-Bauart gemäß der Erfindung zur Anwendung gelangen.
Bei dieser Ausführungsform sind fünf keramische, poröse Filterelemente 101 der Ringröhren-Bauart mit einem Flüssigkeitsleitrohr 111 zu einem einstückigen Körper verbunden, das in mittige Öffnungen oder Hohlräume der Filterelemente 101 eingesetzt ist. Jedes keramische, poröse Filterelement 101 der Ringröhren-Bauart ist über innere und äußere Ringdichtungen 114 und 115 an einem Filterelementgehäuse 112 befestigt mittels eines abgestuften Bereichs 112a des Filterelementgehäuses 112 und eines oberen Endes einer mit dem Filterelementgehäuse 112 einstückig ausgebildeten geneigten Trennplatte 113. Wie in Fig. 8 gezeigt, ist das Filterelementgehäuse 112 ferner unter dem abgestuften Bereich 112a mit mehreren Filtrataustrittsöffnungen 116 versehen und an einem Ort, wo die geneigte Trennplatte 113 das Flüssigkeitsleitrohr 111 berührt, mit einem abgestuften Bereich 117 versehen, der sich auf dem gleichen Niveau befindet wie das untere Ende der geneigten Trennwand 113. Der abgestufte Bereich ist mit mehreren Zuflußöffnungen 118 für die ungereinigte Flüssigkeit versehen, die mehreren in dem Flüssigkeitsleitrohr 111 angeordneten Öffnungen 119 gegenüberliegen. Die Öffnungen 118 und 119 bilden Kanäle für die ungereinigte Flüssigkeit. Auf diese Weise werden mit Filtrataustrittsöffnungen 116 in Verbindung stehende Filtrataustrittskammern 129 und mit Zuflußöffnungen 118 für ungereinigte Flüssigkeit in Verbindung stehende Zuflußkammern 128 für ungereinigte Flüssigkeit gebildet. Beim Zusammenbau der Vielzahl von die keramischen, porösen Filterelemente 101 der Ringröhren-Bauart enthaltenden Filterelementgehäusen 112 werden diese Gehäuse 112 mit äußeren und inneren Ringdichtungen 120 und 121 an den unteren Enden der geneigten Trennplatten 113 und an der Unterseite der abgestuften Bereiche 117 gestapelt, so daß sich die ungereinigte Flüssigkeit und das Filtrat nicht vermischen können. Das unterste Filterelementgehäuse 112 ist einstückig mit einem Filterhaltedeckel 123 ausgebildet, der Öffnungen 122 für den Austritt des Filtrats aufweist. Der Haltedeckel 123 ist mit einem Paßflansch 125 versehen, in den ein am unteren Ende des Flüssigkeitsleitrohres 111 vorgesehener Gewindebereich 124 eingesetzt ist, und eine Mutter 126 ist auf den Gewindebereich auf geschraubt, um die erfindungsgemäße Filtervorrichtung zu vervollständigen.
Bei der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung 127 der vorstehend beschriebenen Ausbildung fließt die zu filtrierende ungereinigte Flüssigkeit längs der in Fig. 8 mit Pfeilen angedeuteten Strömungskanäle. Mit anderen Worten, die ungereinigte Flüssigkeit wird durch ein oberes Ende der Vorrichtung in das oberste poröse Filterelement 101 von der Ringröhren-Bauart und in das Flüssigkeitsleitrohr 111 eingeleitet und durch die Öffnungen 119 und durch die Zuflußöffnung 118 für die ungereinigte Flüssigkeit in die Zuflußkammer 128 für ungereinigte Flüssigkeit eingeleitet. Das Filtrat, das durch jedes der-keramischen, porösen Filterelemente 101 von der Ringröhren-Bauart einmal gereinigt wurde, strömt in die Filtrataustrittskammern 129 und wird durch die Filtrataustrittsöffnungen 116 von der Filtervorrichtung abgegeben. Ferner wird das Filtrat, das von dem untersten keramischen, porösen Filterelement 101 filtriert wurde, durch die Öffnungen 122 nach unten aus der Filtervorrichtung abgegeben.
Bei der in Fig. 8 gezeigten Ausführungsform sind die Flüssigkeitskanäle wie durch die Pfeile festgelegt. Bei der gleichen Ausbildung der Filtervorrichtung können vollkommen umgekehrte Flüssigkeitskanäle festgelegt werden. Mit anderen Worten, es ist möglich, ungereinigte Flüssigkeit vom Außenumfang in die Filtervorrichtung 127 einzuleiten und das Filtrat durch das Flüssigkeitsleitrohr 111 aus der Vorrichtung abzuleiten.
Fig. 9 zeigt einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Filterelemente von der Ringröhren-Bauart verwendenden Filtervorrichtung, die für den Fall geeignet ist, daß die Filtervorrichtung 127 keine große Festigkeit aufweisen muß. Bei dieser Ausführungsform sind gleiche Bauteile wie diejenigen der in Fig. 8 gezeigten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden nicht näher erläutert. Im Unterschied zu der in Fig. 8 gezeigten Ausführungsform sind die keramischen, porösen Filterelemente 101 von der Ringröhren-Bauart nur an ihren Innenumfängen befestigt, und anstelle der Filtrataustrittsöffnungen 116 sind Filtrataustrittszwischenräume 130 vorgesehen. Bei dieser Ausführungsform sind demzufolge Innenwände 131 der Filterelementgehäuse 112 einstückig mit abgestuften Bereichen 117 ausgebildet, die Kanäle für ungereinigte Flüssigkeit
aufweisen und die auf ein Flüssigkeitsleitrohr 111 aufgesteckt sind, während die keramischen, porösen Filterelemente 101 von der Ringröhren-Bauart an ihren Innenumfängen durch innere Ringdichtungen 121 und Schutzdichtungen 115 befestigt sind. Ferner ist nur das obere keramische, poröse Filterelement 101 von der Ringröhren-Bauart mit Hilfe einer an einem oberen Ende des Flüssigkeitsleitrohrs 111 vorgesehenen Schulter 132 befestigt, während ein ebener Filterhalterdeckel 123 verwendet wird. Bei dieser Ausführungsform strömt die zu filtrierende ungereinigte Flüssigkeit längs der in Fig. 9 mit Pfeilen angedeuteten Kanäle.
Fig. 10 zeigt schematisch eine aktuelle Filtereinheit 140, bei der erfindungsgemäße Filterelemente der Ringröhren-Bauart zur Anwendung gelangen, wie in Fig. 10 gezeigt, wobei die vier Filtervorrichtungen 127 mit Haltefedern 141 an einem Einheitsdeckel 142 befestigt und mit einem Filtergehäuse 143 abgedeckt sind, um eine Filtereinheit 140 zu vervollständigen. Wenn eine ungereinigte Flüssigkeit einem Einlaß 144 der Filtereinheit 140 zugeführt wird, dann wird durch einen Auslaß 145 der Einheit Filtrat abgegeben.
Die Erfinder dieser Anmeldung haben verschiedene Leistungen der in den Fig. 1, 4, 6 und 10 gezeigten Filtereinheiten gemessen und verglichen, die herkömmliche Sintermetallfilter und die in den Fig. 3, 5 und 8 gezeigten Filtervorrichtungen mit fünf keramischen, porösen Filterelementen und mit fünf keramischen, porösen Filterelementen der Ringröhren-Bauart verwendeten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Die Poren eines Filterelementes werden während der Filtration mit Partikeln zunehmend verstopft, so daß der Druckunterschied zwischen dem Einlaß und dem Auslaß des Filterelements zunimmt. Die "maximal mögliche Druckdifferenz" in Tabelle 1 ist der Höchstwert des Druckunterschiedes, bei dem der Filtriervorgang möglich ist. Wenn die Druckdifferenz den Höchstwert überschreitet, dann kann das Filterelement nicht länger zum Filtrieren benutzt werden. Die "tatsächliche maximale Druckdifferenz" ist die Druckdifferenz, bei der das Filterelement in der Praxis nicht mehr benutzt werden kann, die etwas niedriger ist als die maximal mögliche Druckdifferenz. Die "spezifische Filterfläche" ist ein Verhältnis einer Filterfläche m² eines Filterelements zu einem Volumen m³ des Elements. Beim Versuch wird eine Flüssigkeit verwendet, die in ihren chemischen und physikalischen Eigenschaften der durch Radioaktivität kontaminierten Flüssigkeit entspricht, um die Gefahr einer Radioaktivität zu verhindern. Tabelle 1 Stand der Technik Vorliegende Erfindung Sintermetallfilter fünf keramische poröse Filterelemente fünf keramische poröse Filterelemente der Ringröhrenbauart Fig. 1 Betriebsbedingung Flüssigkeitsdurchsatz Maximal mögliche Druckdifferenz Tatsächliche max. Druckdifferenz Filterelement Material Dicke Porosität Porendurchmesser Abmessungen (mm) Filterfläche spezifische Filterfläche Filtervorrichtung Anzahl der Filterelemente Filterfläche gesammelte Menge Filtereinheit Anzahl der Filtervorrichtungen Gewicht Filtergesamtfläche
Wie aus Tabelle 1 hervorgeht, haben die keramischen, porösen Filterelemente gemäß der Erfindung im Vergleich zu den bisher benutzten Sintermetallfiltern größere Filterflächen. Die Filtereinheiten, die vier Filtervorrichtungen mit den keramischen, porösen Filterelementen umfassen, haben ein geringes Gewicht und eine größere Gesamtfilterfläche, wodurch die Filterleistung beträchtlich verbessert wird. Die Lebensdauer der erfindungsgemäßen Filtereinheiten bis zur Erreichung des tatsächlich möglichen Druckunterschiedes von 3,5 kg/cm² ist größer als beim Stand der Technik.
Für den Fachmann ist erkennbar, daß die Erfindung nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen beschränkt ist.
Wie aus der vorstehenden ausführlichen Erläuterung hervorgeht, hat die erfindungsgemäße Filtervorrichtung, weil sie eine Vielzahl von keramischen Filterelementen in mehreren Stufen aufweist, im Vergleich zu solchen nach dem Stand der Technik, die Sintermetallfilter verwenden, größere Filterflächen und eine größere Lebensdauer, und sie ist billiger und leichter. Demzufolge ist die Filtereinheit, die die erfindungsgemäßen Filtervorrichtungen enthält, auch billiger und leichter und insbesondere zur Reinigung des mit Radioaktivität kontaminierten Wassers in Kernkraftwerken besonders geeignet.

Claims

1. Filtervorrichtung, umfassend:

Gehäusemittel (13, 15; 63, 66; 112) in denen mehrere Filterelemente (1; 101) im gegenseitigen Abstand übereinander angeordnet sind, mit Zuführkammern (36; 69; 128) für verunreinigte Flüssigkeit zwischen diesen Filterelementen an den Einlaßseiten derselben und Auslaßkammern (37; 70; 129) für das Filtrat zwischen diesen Filterelementen an deren Auslaßseiten; und

Mittel zum Zuführen der zu filtrierenden ungereinigten Flüssigkeit zu Zuführkammern (36; 69; 128) und zum Abführen des Filtrats von den Auslaßkammern (37; 70; 129), so daß die Filtration im Betrieb parallel durch diese Filterelemente erfolgt; dadurch gekennzeichnet, daß die Filterelemente (1; 101) poröse keramische Filterelemente sind, die jeweils mehrere sich durch dieselben erstreckende Kanäle (2; 102) haben, die durch Filterwände (5; 105) voneinander getrennt sind, wobei einige dieser Kanäle an der Einlaßseite (4; 104) des Elements verschlossen sind und daher Auslaßkanäle bilden, während andere der Kanäle an der Auslaßseite (6; 106) des Elements verschlossen sind und daher Einlaßkanäle bilden;

und daß die Gehäusemittel mehrere Elementgehäuse (15, 66, 112) umfassen, die über die Filterelemente (1; 101) hinausragende Gehäusewände haben, um sich an dem benachbarten Elementgehäuse (15, 66, 112) abzustützen, so daß die Elementgehäuse einen Stapel bilden, der die Filterelemente (1; 101) aufnimmt.

2. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Stapel aus Elementgehäusen (15, 66, 112) in ein äußeres rohrförmiges Gehäuse (13) eingesetzt und festgelegt ist.

4. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Stapel aus Elementgehäusen (15, 66, 112) auf ein zentrales Flüssigkeitsleitrohr (111) aufgeschoben und festgelegt ist.

4. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei alle Filterelemente (1; 101) mit ihrer Einlaßseite nach oben weisen.

5. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in vertikaler Richtung die Filterelemente (1; 101) mit ihrer Einlaßseite abwechselnd nach oben und nach unten weisen.

6. Filtervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in jeder Reihe der besagten Kanäle (2; 102) des Filterelements (1; 101) in der Draufsicht jeder zweite Kanal an der Einlaßseite verschlossen ist und die übrigen Kanäle an der Auslaßseite verschlossen sind.

7. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die besagten Kanäle (2; 102) jedes Filterelements (1; 101) derart verschlossen sind, daß jeder an der Einlaßseite verschlossene Kanal von Kanälen umgeben ist, die an der Auslaßseite des Filterelements verschlossen sind.

8. Filtervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedes Filterelement (101) eine zentrale Öffnung aufweist, so daß es einen ringförmigen Querschnitt hat.

9. Filtervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zuführ- und Auslaßmittel ein Doppelgehäuse (13, 63) zur Aufnahme der Filterelementgehäuse (15; 66) umfassen, die aus einem inneren und einem äußeren Zylinder bestehen, um einen Hohlraum zu bilden, der in Längsrichtung in einen Kanal (11; 61) für die verunreinigte Flüssigkeit und einen Kanal (12; 62) für das Filtrat unterteilt ist, wobei Zuführöffnungen (19; 64) für die verunreinigte Flüssigkeit vorgesehen sind, die mit den Kanälen für die verunreinigte Flüssigkeit in Verbindung stehen, und Auslaßöffnungen (14; 65) für das Filtrat vorgesehen sind, die mit den Kanälen für das Filtrat in Verbindung stehen, und Auslässe vorgesehen sind, die mit den Kanälen für das Filtrat in Verbindung stehen, um das Filtrat aus der Vorrichtung abzugeben.

10. Filtervorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Filterelementgehäuse (15) unter Verwendung von Distanzstücken (17) gestapelt sind, die mit den Zuführöffnungen (19) für die verunreinigte Flüssigkeit versehen sind, und wobei die Filterelementgehäuse (15) an den unteren Bereichen mit den Auslaßöffnungen (14) für das Filtrat versehen sind.

11. Filtervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Filterelementgehäuse (15) unter Verwendung von Distanzstücken (17) gestapelt sind, um die Zuführkammern für die verunreinigte Flüssigkeit zwischen den Filterelementgehäusen zu bilden.

12. Filtervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedes Filterelementgehäuse (15) an seinem Boden einen abgestuften Bereich (A) hat, um jede der Auslaßkammern für das Filtrat zu bilden.

13. Filtervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zuführkammern (69) für die verunreinigte Flüssigkeit durch jeden zweiten Zwischenraum zwischen den Filterelementen gebildet sind und wobei die Auslaßkammern (70) für das Filtrat von den übrigen Zwischenräumen zwischen den Filterelementen gebildet sind.

14. Filtervorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Filterelemente (101) mit ringförmigem Querschnitt durch ein Flüssigkeitsführungsrohr (111) zu einem einteiligen Körper verbunden sind, das sich durch die zentralen Öffnungen der Filterelemente erstreckt, und wobei jedes Filterelement ein Gehäuse (112) hat, das mit einer geneigten Trennplatte (113) versehen ist, die einen Hohlraum zwischen zwei benachbarten Filterelementen in eine Zuführkammer (128) für die verunreinigte Flüssigkeit zu dem unteren Filterelement der beiden und eine Auslaßkammer (129) für das Filtrat von dem oberen Filterelement der beiden unterteilt, wobei das Flüssigkeitsführungsrohr (111) mit Zuführöffnungen (119) für die verunreinigte Flüssigkeit versehen ist, die mit den Zuführkammern (128) für die verunreinigte Flüssigkeit in Verbindung stehen.

15. Filtervorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Filterelementgehäuse mit Auslaßöffnungen (116) für das Filtrat versehen sind, die mit den Auslaßkammern (129) für das Filtrat in Verbindung stehen.

16. Filtervorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Auslaßkammern (129) für das Filtrat jedes Filterelementgehäuses über eine offene Seite (130) mit der Umgebung unmittelbar in Verbindung stehen.