Konstruktion eines Membranmoduls für die Querstromfiltration mit überlagertem elektrischen Feld im Labormaßstab (PDF)

deckungsgleich übereinander. Der Filtratkanal wird wiederum durch eine umlaufende, spitz zulaufende Dichtringnut begrenzt, welche abermals von den Bohrungen für die Schrauben eingeschlossen wird. Die Dichtringnut auf der Oberseite und der Unterseite des Grundkörpers liegen deckungsgleich übereinander. In den äußeren Ecken des Grundkörpers von unten sind Bohrungen zur Aufnahme von Zentrierstiften zu erkennen (siehe Abbildung 21: Ansicht Grundkörper von unten).

Im Vergleich verschiedener Quellen zu früheren Untersuchungen der Querstromfiltration mit überlagertem elektrischen Feld liefert eine maximale elektrische Feldstärke von 30.000 V/m. Anhand Gleichung (23) erkennt man, dass für diese angestrebten hohen elektrischen Feldstärken am Plattenkondensator ein möglichst geringer Plattenabstand notwendig ist. Der Grundkörper war demzufolge als plattenförmiges, möglichst dünnes Bauteil zu gestalten.

Zum Erreichen eines minimalen Plattenabstandes wurde die Entscheidung getroffen, das Modul auch als ganzes in Plattenbauweise (Sandwich-Bauweise) auszuführen. Dabei war auf eine vom Fertigungsaufwand her angemessene Gestaltung der Bauteile zu achten.

Besonders diese Bauform bietet die Möglichkeit, die Gesamteilezahl für alle Modulvarianten so niedrig wie möglich zu halten, indem einzelne Bauteile in jeder Variante wiederverwendet werden. Die Fertigungszeit wird reduziert. Versuche an den verschiedenen Modulvarianten können leicht miteinander verglichen werden.

Durch die Plattenbauweise wurde eine konsequente Umsetzung eines Hygienic Design möglich. Alle Bauteile sind gut zugänglich und können leicht gereinigt werden.

Das Modul wurde in Offenkanalbauweise ausgeführt. Durch einen Spacer kann dann die Kanalhöhe für die Suspension und somit deren Strömungseigenschaften, aber auch der Plattenabstand und somit die elektrische Feldstärke variiert werden. Diese Offenkanalbauweise beeinflusst direkt die Gestaltung des Grundkörpers (siehe Abbildung 22: Offenkanalbauweise).

Des weiteren wurde eine strömungstechnisch möglichst günstige Gestaltung gefordert, was die Minimierung der Verlustbeiwerte für Strömungsvorgänge bedeutet. Dafür sollte zu Beginn der Entwurfsphase der Suspensionsstrom nicht wie in Abbildung 22 senkrecht, sondern parallel zur Oberfläche des Grundkörpers und somit auch parallel zu der in diesen eingebetteten Filtrationsmembran ein- und austreten. Einen sinnvollen Entwurf hierfür zeigt die nachfolgende Abbildung.