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DE102023001223A1 - Filter device comprising a bionic filter element and method for separating microplastics from fluids - Google Patents

Filter device comprising a bionic filter element and method for separating microplastics from fluids Download PDF

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DE102023001223A1
DE102023001223A1 DE102023001223.8A DE102023001223A DE102023001223A1 DE 102023001223 A1 DE102023001223 A1 DE 102023001223A1 DE 102023001223 A DE102023001223 A DE 102023001223A DE 102023001223 A1 DE102023001223 A1 DE 102023001223A1
Authority
DE
Germany
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filter element
filter
housing
fluid
until
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102023001223.8A
Other languages
German (de)
Inventor
Leandra Hamann
Christian Grünewald
Hendrik Herzog
Alexander Blanke
Ilka Gehrke
Christian Geitner
Jan Blömer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rheinische Friedrich Wilhelms Univ Bonn Koerperschaft Des Oeffentlichen Rechts
Rheinische Friedrich Wilhelms Universitaet Bonn Koerperschaft Des Oeffentlichen Rechts
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Rheinische Friedrich Wilhelms Univ Bonn Koerperschaft Des Oeffentlichen Rechts
Rheinische Friedrich Wilhelms Universitaet Bonn Koerperschaft Des Oeffentlichen Rechts
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to EP24720749.1A priority patent/EP4676622A1/en
Priority to PCT/DE2024/100267 priority patent/WO2024199585A1/en
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine bionische Vorrichtung und ein Verfahren zur Abtrennung von Feststoffen aus einem Fluid, wobei die Vorrichtung aus mindestens einem Gehäuse und/oder mindestens einem Filterelement besteht und das Fluid einenends über eine Eintrittsöffnung in das Gehäuse und/oder das Filterelement eintritt und anderenends sich die abgetrennten Feststoffe als Retentat durch eine zirkuläre Strömung innerhalb des Filterelements anreichern und zentral im Bereich des Filterelements ableitbar oder entnehmbar sind.

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The invention relates to a bionic device and a method for separating solids from a fluid, wherein the device consists of at least one housing and/or at least one filter element and the fluid enters the housing and/or the filter element at one end via an inlet opening and at the other end the separated solids accumulate as retentate through a circular flow within the filter element and can be drained off or removed centrally in the region of the filter element.
Figure DE102023001223A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine bionische Vorrichtung und ein Verfahren zur Abtrennung von Feststoffen aus einem Fluid, wobei die Vorrichtung aus mindestens einem Gehäuse und/oder mindestens einem Filterelement besteht und das Fluid einenends über eine Eintrittsöffnung in das Gehäuse und/oder das Filterelement eintritt und anderenends sich die abgetrennten Feststoffe als Retentat durch eine zirkuläre Strömung innerhalb des Filterelements anreichern und zentral im Bereich des Filterelements ableitbar oder entnehmbar sind.The invention relates to a bionic device and a method for separating solids from a fluid, wherein the device consists of at least one housing and/or at least one filter element and the fluid enters the housing and/or the filter element at one end via an inlet opening and at the other end the separated solids accumulate as retentate through a circular flow within the filter element and can be drained off or removed centrally in the region of the filter element.

Es ist heute allgemein bekannt, dass Mikroplastik negative Auswirkungen auf Organismen und die Umwelt haben kann. Um kurz- und mittelfristig eine Reduktion des Mikroplastikeintrags zu erreichen, sind technische Innovationen nötig, die zügig und kostengünstig in bereits bestehende Produktionsketten integriert werden können. Hierbei stehen insbesondere neue Filtertechnologien im Fokus, welche möglichst früh an den „Eintrittspfaden“ von Mikroplastik in die Umwelt eingesetzt werden könnten, so zum Beispiel in Waschmaschinen. Bei jedem Waschgang können 124 bis 308 mg synthetische Mikrofasern pro kg Wäsche emittiert werden. Diese synthetischen Fasern werden als Mikroplastik bezeichnet und belegen mit 77 g/Kopf pro Jahr in Deutschland Platz 10 der Gesamtemissionen. Auf globaler Ebene liegen synthetische Fasern noch vor anderen Mikroplastikquellen wie Reifenabrieb oder Mikroplastik in Kosmetik auf Platz eins. Kläranlagen können diese Fasern nur teilweise zurückhalten.It is now common knowledge that microplastics can have negative effects on organisms and the environment. In order to achieve a reduction in microplastics in the short and medium term, technical innovations are needed that can be integrated quickly and cost-effectively into existing production chains. The focus here is particularly on new filter technologies that could be used as early as possible at the "entry paths" of microplastics into the environment, for example in washing machines. With each wash cycle, 124 to 308 mg of synthetic microfibers per kg of laundry can be emitted. These synthetic fibers are called microplastics and, at 77 g per capita per year, they rank 10th in total emissions in Germany. At a global level, synthetic fibers rank first, ahead of other sources of microplastics such as tire abrasion or microplastics in cosmetics. Wastewater treatment plants can only partially retain these fibers.

Gängige Filter nach dem Stand der Technik nutzen zumeist eine sog. Dead-End Filtration mit einem Filtermedium, auf dessen Oberfläche sich ein Filterkuchen aufbaut, der in regelmäßigen Abständen entfernt werden muss, wie z.B. in Filterkaffee-Maschinen (Austausch des Filterelements, Abrütteln, Rückspülung). Dead-End-Filter eignen sich grundsätzlich zur Entfernung von Mikroplastik, müssen aber in relativ kurzen Abständen fachgerecht gereinigt und ggf. zum Hersteller zurückgeschickt werden. Flotation und Zyklon-basierte Abscheidung, wie es bisher in Abwässern eingesetzt wird, eignen sich nicht für die gezielte Entfernung von Mikroplastik, denn durch die sehr ähnliche Dichte von Flüssigkeit und Festkörpern sind diese Trennverfahren nur schlecht anwendbar. Querstromfiltration bedarf hohen Pump-Druck mit feinen Membranen und wird in der Nano- und Ultrafiltration eingesetzt und nicht in Abwässern mit Festkörpergrößen von bis zu 1 mm. So sind aus dem Stand der Technik eine Reihe von Filtervorrichtungen und Filterverfahren bekannt, die aber die vorgenannten Nachteile aufweisen.Common state-of-the-art filters mostly use so-called dead-end filtration with a filter medium on the surface of which a filter cake builds up, which must be removed at regular intervals, such as in filter coffee machines (replacement of the filter element, shaking, backwashing). Dead-end filters are generally suitable for removing microplastics, but must be professionally cleaned at relatively short intervals and, if necessary, sent back to the manufacturer. Flotation and cyclone-based separation, as previously used in wastewater, are not suitable for the targeted removal of microplastics, because the very similar density of liquid and solids makes these separation processes difficult to use. Cross-flow filtration requires high pump pressure with fine membranes and is used in nano- and ultrafiltration and not in wastewater with solids sizes of up to 1 mm. A number of filter devices and filter processes are known from the state of the art, but they have the disadvantages mentioned above.

So beschreibt die EP 4041429 A1 einen Separator zur Abtrennung von Mikroplastik aus einem Abwasser umfassend eine Kammer mit einem Einlass und einem Auslass, eine Siebstruktur, die eine durchlässige Barriere zwischen dem Einlass und dem Auslass bildet und eine Waschvorrichtung zum Waschen der Siebstruktur, wobei die Siebstruktur ein erstes Netz innerhalb der Kammer umfasst.This is how the EP 4041429 A1 a separator for separating microplastics from a wastewater comprising a chamber with an inlet and an outlet, a sieve structure forming a permeable barrier between the inlet and the outlet, and a washing device for washing the sieve structure, wherein the sieve structure comprises a first net within the chamber.

Die WO 2022023953 A1 zeigt eine Filtervorrichtung für Flüssigkeiten, bestehend aus einem Behälter und mindestens einem Filter, der in abnehmbarer Weise in dem anderen Behälter untergebracht ist, wobei der Filter aus einem Filterpaket besteht, der eine erste, strukturell starre, an den Druck der Flüssigkeit angepasste Schicht umfasst und eine zweite Schicht, die strukturell weich ausgestaltet ist, um Mikroverunreinigungen zu filtern, ohne den Flüssigkeitsfluss zu behindern und ohne dem Druck nachzugeben.The WO 2022023953 A1 shows a filter device for liquids, consisting of a container and at least one filter which is removably housed in the other container, the filter consisting of a filter package which comprises a first, structurally rigid layer adapted to the pressure of the liquid and a second layer which is structurally soft in order to filter micro-contaminants without hindering the flow of the liquid and without giving in to the pressure.

Die US 2022154385 A1 umfasst Verfahren, Apparate und Waschmaschinen, die die Filtration von Mikropartikeln aus flüssigen Abwässern von Wäschereigeräten und - systemen beinhalten. So wird Abwasser aus dem Ausgang einer äußeren Wanne der Waschmaschine entnommen und ein kontinuierlicher Hochdruckzustand hergestellt, der zumindest einen Teil des gesammelten flüssigen Abwassers durch eine Pumpvorrichtung umfasst, wobei mit Hilfe eines Sensors eine Schwellenmenge an Hochdruckflüssigkeit mittels einer Pumpvorrichtung durch ein Mikropartikelfiltersystem gedrückt wird.The US 2022154385 A1 includes methods, apparatus and washing machines that involve the filtration of microparticles from liquid wastewater from laundry appliances and systems. Thus, wastewater is withdrawn from the outlet of an external tub of the washing machine and a continuous high pressure condition is established comprising at least a portion of the collected liquid wastewater by a pumping device, wherein with the aid of a sensor a threshold amount of high pressure liquid is forced by a pumping device through a microparticle filter system.

Die WO 2022084677 A1 beschreibt einen Mikropartikelfilter, der zum Filtern von Mikropartikeln aus Abwässern aus einer Textilbehandlungsvorrichtung geeignet ist. Der Filter umfasst eine Filterkammer bestehend aus Kammerwänden, einem Einlass und einem Auslass. Der Filter umfasst auch ein in der Filterkammer enthaltenes Filtermedium, sodass Mikropartikel aus dem Abwasser gefiltert werden. Der Filter besteht aus einer Filterrückstandssammelkammer, wobei die Kammerwände aus einer Öffnung und einem beweglichen Element bestehen und das Element zwischen einer ersten und einer zweiten Konfiguration hin und her bewegt werden kann.The WO 2022084677 A1 describes a microparticle filter suitable for filtering microparticles from waste water from a textile treatment device. The filter comprises a filter chamber consisting of chamber walls, an inlet and an outlet. The filter also comprises a filter medium contained in the filter chamber so that microparticles are filtered from the waste water. The filter consists of a filter residue collection chamber, the chamber walls consisting of an opening and a movable element, the element being movable between a first and a second configuration.

Die DE 102020207163 A1 betrifft eine Filtereinrichtung zur Filtration von Mikroplastik aufweisend ein Gehäuse mit einem Hauptströmungspfad mit einem ersten Filterelement und einem Nebenströmungspfad mit einem zweiten Filterelement, wobei das erste Filterelement oberhalb des zweiten Filterelements angeordnet ist.The DE 102020207163 A1 relates to a filter device for filtering microplastics comprising a housing with a main flow path with a first filter element and a secondary flow path with a second filter element, wherein the first filter element is arranged above the second filter element.

Die WO 2021116933 A1 beschreibt einen Verdichter zum automatischen Absaugen und Verdichten von Mikroplastik aus Abfallabwässern, wobei der Verdichter mit einem Einlass mit mindestens einer Platte innerhalb der Kammer angeordnet ist, die zwischen einer nicht zusammendrückenden Position und einer Druckposition bewegt werden kann und eine Antriebseinheit zum Antrieb der mindestens einen Platte und einen Entleerungsauslass, der so angeordnet ist, dass komprimiertes Mikroplastik automatisch entladen werden kann.The WO 2021116933 A1 describes a compressor for automatically extracting and compressing microplastics from waste water, wherein the compressor is arranged with an inlet with at least one plate within the chamber which can be moved between a non-compressing position and a compressing position and a drive unit for driving the at least one plate and a discharge outlet arranged so that compressed microplastics can be automatically discharged.

Die EP 4041458 A1 offenbart einen Separator, der zur Abtrennung von Mikroplastik aus Abwässern geeignet ist und eine Kammer mit einer Einlassleitung und einer Auslassleitung, wobei die Kammer eine Schallwand aufweist, die koaxial mit der Verkleidung ist und vom unteren Ende der Kammer nach oben ragt.The EP 4041458 A1 discloses a separator suitable for separating microplastics from wastewater and comprising a chamber having an inlet line and an outlet line, the chamber having a baffle coaxial with the casing and projecting upwards from the lower end of the chamber.

Die EP 4041429 A1 beschreibt einen Separator zur Abtrennung von Mikroplastik aus Abwasser, bestehend aus einer Kammer mit einem Einlass und einem Auslass, einer Siebstruktur, die eine durchlässige Barriere zwischen dem Einlass und dem Auslass bildet und einer Waschvorrichtung wobei die Waschvorrichtung einen Kanal umfasst, der mit einem ersten Satz fester Führungen verbunden ist, die sich um ein Ende eines ersten Netzes befinden, um die Waschflüssigkeit über das erste Netz zu leiten.The EP 4041429 A1 describes a separator for separating microplastics from wastewater, comprising a chamber with an inlet and an outlet, a sieve structure forming a permeable barrier between the inlet and the outlet, and a washing device, the washing device comprising a channel connected to a first set of fixed guides located around one end of a first net for directing the washing liquid over the first net.

Die US 4696797 A zeigt einen Flüssigkeitssuspensionsabscheider, umfassend ein Gehäuse mit einer Abscheidekammer mit einem Filterkörper, der die Partikel der Suspension seitlich aus der flüssigen Komponente filtert, wobei das Gehäuse eine Elution-, Flüssigkeitssuspension- und Auslassöffnungen umfasst und die flüssige Komponente der Suspension gesammelt werden kann.The US 4696797 A shows a liquid suspension separator comprising a housing with a separation chamber with a filter body which filters the particles of the suspension laterally from the liquid component, wherein the housing comprises elution, liquid suspension and outlet openings and the liquid component of the suspension can be collected.

Die EP 4037804 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Filtern von Wasser, umfassend einen Filter, der einen durchlässigen Behälter für die zu filternde Flüssigkeit bildet, einen Betätigungseinlass zum Bereitstellen eines Wasserstroms, einen Filterflüssigkeitseinlass zum Bereitstellen der zu filternden Flüssigkeit zum Filter und eine drehbare Reinigungsstruktur zum Reinigen des Filters, wobei die Struktur mindestens einen Abstreifer umfasst. Der Abstreifer ist in Bezug auf die erste Oberfläche des Filters drehbar gelagert und weist mindestens ein drehbares Element auf, das zur Aufnahme des Wasserstroms angeordnet ist.The EP 4037804 A1 discloses a device for filtering water, comprising a filter forming a permeable container for the liquid to be filtered, an actuating inlet for providing a water flow, a filter liquid inlet for providing the liquid to be filtered to the filter and a rotatable cleaning structure for cleaning the filter, the structure comprising at least one scraper. The scraper is rotatably mounted with respect to the first surface of the filter and has at least one rotatable element arranged to receive the water flow.

Die CN 214990829 U zeigt eine Schnelltrennvorrichtung für Mikroplastik in Meeressedimenten, die 5 Trennzylinder umfasst, wobei der erste Trennzylinder einen vertikalen Abschnitt aufweist, der am oberen Teil des zweiten Trennzylinders mit dem vertikalen Abschnitt durch eine Verbindungsleitung verbunden ist und über ein erstes Filtersieb in der Verbindungsleitung Meerwasser filtert.The CN 214990829 U shows a quick separation device for microplastics in marine sediments, comprising 5 separation cylinders, wherein the first separation cylinder has a vertical section which is connected to the vertical section at the upper part of the second separation cylinder by a connecting line and filters seawater via a first filter screen in the connecting line.

Die EP 3676439 A4 offenbart ein Verfahren zum Reinigen von Abwasser aus einer Waschmaschine aufweisend eine Mikrofaserfiltereinheit, die eine Anzahl gestapelter Filterschichten aufweist, die durch eine Rahmenanordnung an Ort und Stelle gehalten werden.The EP 3676439 A4 discloses a method for cleaning waste water from a washing machine comprising a microfiber filter unit having a number of stacked filter layers held in place by a frame assembly.

Die US 11045843 B2 zeigt Vorrichtung zum Entfernen von Fasern aus einer wässrigen Lösung, wobei eine zentrale Stange mit einem oberen Ende, einem mittleren Teil und einem unteren Ende vorhanden ist und mehrere Scheiben mit jeweils einer zentralen Öffnung, die so geformt sind, dass sie auf den zentralen Stab passen und mehrere Arme aufweisen, wobei sich jeder der mehreren Arme von der zentralen Öffnung zu einem äußeren Ende auf einer Ebene erstreckt, die im Wesentlichen orthogonal in Bezug zu dem zentralen Stab sind.The US 11045843 B2 shows an apparatus for removing fibers from an aqueous solution, comprising a central rod having an upper end, a middle portion, and a lower end, and a plurality of discs each having a central opening, shaped to fit onto the central rod and having a plurality of arms, each of the plurality of arms extending from the central opening to an outer end on a plane substantially orthogonal with respect to the central rod.

Die EP 1528139 A2 beschreibt ein Gerät zum Reinigen von Geweben bestehend aus einem Behälter für die relative Bewegung des zu reinigenden Gewebes, ein Mittel zum Einführen einer Arbeitsflüssigkeit zu dem Behältnis, einen Kreuzmembranfilter, ein kompressorbetriebenes Kältesystem und einen Wärmetauscher mit einer Kühlmittelseite und eine Pumpe, um die Arbeitsflüssigkeit aus dem Behälter durch die Arbeitsflüssigkeitsseite des Wärmetauschers und dann durch das Filtermittel zu bewegen.The EP 1528139 A2 describes an apparatus for cleaning tissues comprising a container for the relative movement of the tissue to be cleaned, a means for introducing a working fluid to the container, a cross-membrane filter, a compressor-driven refrigeration system and a heat exchanger having a coolant side and a pump to move the working fluid from the container through the working fluid side of the heat exchanger and then through the filter means.

Aus der US 2022154385 A1 ist schließlich eine Waschmaschine mit einem Hydrozyklon- und ein Filtrationshybridsystem bekannt, bei der die während des Waschvorgangs abbrechenden Fasern durch den Hydrozyklon geleitet werden, um vom Abflusswasser getrennt zu werden. Die vom Abflusswasser getrennten Fasern werden zusammen mit dem am Ende des Pumpvorgangs in einer Wanne verbleibenden Wasser in die hinter einem Reinigungsmittelkasten befindliche Mikrofilterstruktur überführt, während die Fasern von der Filterstruktur zurückgehalten werden, um das gereinigte Wasser in die Wanne abzugeben und abzuleiten.From the US 2022154385 A1 Finally, a washing machine with a hydrocyclone and a filtration hybrid system is known in which the fibers that break off during the washing process are passed through the hydrocyclone to be separated from the drain water. The fibers separated from the drain water are transferred, together with the water remaining in a tub at the end of the pumping process, to the microfilter structure located behind a detergent box, while the fibers are retained by the filter structure in order to release and drain the purified water into the tub.

Das Problem, das vorliegend gelöst werden soll, ist in einem Fluid enthaltene Festkörper, insbesondere Mikroplastik in Abwasser, in einem kontinuierlichen Vorgang zu trennen.The problem to be solved here is to separate solids contained in a fluid, especially microplastics in wastewater, in a continuous process.

Das Problem wird vorliegend durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 19 gelöst.The problem is solved here by the features of independent claims 1 and 19.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine bionische Vorrichtung zur Abtrennung von Feststoffen, insbesondere Mikroplastik aus einem Fluid eingesetzt wird. Die Bezeichnung bionisch wurde vorliegend gewählt, um zu verdeutlichen, dass eine besondere Geometrie des Gehäuses und des Filterelements vorliegen kann, die von plankton-filtrierenden Fischen abgeleitet worden ist. So ist in einer besonderen Ausgestaltung des Gehäuses und/oder Filterelements eine bogen- und/oder kiemenförmig Ausgestaltung vorgesehen, die der Kiemenbogenform der Fische nachgebildet ist. Außerdem orientiert sich der Winkel im konischen Filterelement an den untersuchten Winkel im Kiemenreusensystem der Fische. Ferner sind unter Mikroplastik im Rahmen dieser Anmeldung zunächst Feststoffe oder kleine Kunststoffteilchen mit einem Durchmesser unter 5 mm (5000 Mikrometer) zu verstehen. Noch kleinere Kunststoffpartikel, in der Größe von 1 bis zu maximal 1000 nm, werden zwar als Nanoplastik bezeichnet. Im Rahmen dieser Erfindung wird jedoch die Unterscheidung zwischen Mikro- und/oder Nanoplastik nicht exakt vorgenommen, da die Feststoffgröße oder Mikroplastikgröße in einem Fluid oftmals nicht eindeutig bestimmbar ist. Auch hängt die Reinigung des Fluids u.a. von der Porengröße des Filterelements ab. Es werden damit unter dem Begriff Feststoffe oder Mikroplastik vorliegend sowohl Mikro- als auch Nanoplastikpartikel bezeichnet, die insbesondere auch Nano- und Mikroplastikpartikel umfassen können. Die Nano- und Mikropartikel können auch andere Feststoffe als Nanoplastik- oder Mikroplastikpartikel umfassen, solange diese im Fluid dispergiert vorliegen.According to the invention, a bionic device is used to separate solids, in particular microplastics, from a fluid. The term bionic was chosen here to clarify that a special geometry of the housing and the filter element can be present, which has been derived from plankton-filtering fish. For example, in a In the special design of the housing and/or filter element, an arched and/or gill-shaped design is provided which is modeled on the gill arch shape of the fish. In addition, the angle in the conical filter element is based on the angle examined in the gill net system of the fish. Furthermore, in the context of this application, microplastics are understood to mean solids or small plastic particles with a diameter of less than 5 mm (5000 micrometers). Even smaller plastic particles, ranging in size from 1 to a maximum of 1000 nm, are referred to as nanoplastics. In the context of this invention, however, the distinction between micro- and/or nanoplastics is not made exactly, since the solid size or microplastic size in a fluid is often not clearly determinable. The cleaning of the fluid also depends, among other things, on the pore size of the filter element. The term solids or microplastics therefore refers to both micro- and nanoplastic particles, which can in particular also include nano and microplastic particles. The nano- and microparticles can also include solids other than nanoplastic or microplastic particles, as long as they are dispersed in the fluid.

Unter den Begriff Fluid sind vorliegend Flüssigkeiten und Gase zu verstehen, in denen Feststoffe dispersionsartig transportiert werden.The term fluid refers to liquids and gases in which solids are transported in a dispersion-like manner.

Weiterhin weist die Vorrichtung mindestens ein Gehäuse und/oder mindestens ein Filterelement auf, in die das Fluid einenends über eine Eintrittsöffnung in das Gehäuse und/oder das Filterelement eintritt und sich anderenends die abgetrennten Feststoffe als Retentat durch eine zirkuläre Strömung innerhalb des Filterelements anreichern und zentral im Bereich des Filterelements abgeleitet oder entnommen werden können.Furthermore, the device has at least one housing and/or at least one filter element, into which the fluid enters at one end via an inlet opening in the housing and/or the filter element and at the other end the separated solids accumulate as retentate by a circular flow within the filter element and can be drained or removed centrally in the region of the filter element.

Dazu kann das Gehäuse und/oder das Filterelement zur Erzeugung der zirkulären Strömung zumindest teilweise konisch ausgestaltet sind, wobei das Filterelement zumindest teilweise eine maschen- oder porenförmige Filterstruktur aufweist und das Fluid lateral durch die maschen- oder porenförmige Filterstruktur des Filterelements austreten kann.For this purpose, the housing and/or the filter element can be at least partially conical in design to generate the circular flow, wherein the filter element at least partially has a mesh or pore-shaped filter structure and the fluid can exit laterally through the mesh or pore-shaped filter structure of the filter element.

Die Filterstruktur verjüngt sich vom Eintrittsöffnung bis zur Austrittsöffnung konisch (Öffnungswinkel α << 90°). Die Trennung der Festkörper vom Fluid wird mittels einer Abwandlung bzw. Anpassung einer Querstromfiltration erreicht, welche als Semi-Querstromfiltration (semi-cross-flow-filtration) bezeichnet werden kann. Hierbei strömt die gereinigte Flüssigkeit seitlich durch das Filterelement hindurch (Filtrat), während die Feststoffe im Inneren des Filterelements vom Einlauf bis zum Ausgang immer weiter aufkonzentriert und schließlich als Stoffgemisch mit hohem Festkörperanteil im zentralen Bereich des Filterelements abgeleitet oder entnommen werden können.The filter structure tapers conically from the inlet opening to the outlet opening (opening angle α << 90°). The separation of the solids from the fluid is achieved by means of a modification or adaptation of cross-flow filtration, which can be referred to as semi-cross-flow filtration. The cleaned liquid flows laterally through the filter element (filtrate), while the solids inside the filter element are increasingly concentrated from the inlet to the outlet and can finally be drained or removed as a mixture of substances with a high solids content in the central area of the filter element.

Durch die hydrodynamisch optimierte Eintrittsöffnung und das sich in Strömungsrichtung verjüngende Filterelement, wird eine zirkuläre Strömung erzeugt. Die konisch zulaufende Form des Filterelements ermöglicht ein Abrollen der Partikel entlang des Filterelements. Trennaufgaben für diverse Feststoff- und Partikelgrößen lassen sich durch Anpassung des Filterelements und/oder des Filtergewebes leicht realisieren. Experimente oder Versuche können die Lösung einer solchen Aufgabe unterstreichen. Eine vorliegende Semi-Querstromfiltration ermöglicht eine Aufkonzentrierung der Feststoffe am Filterelementausgang als Retentat. Durch eine Öffnung im zentralen Bereich des Filterelements sind die Feststoffe ableitbar oder entnehmbar. Dadurch muss das Filterelement für beispielsweise eine Reinigung nicht entnommen werden und erfordert wenig Nutzerinteraktion bei der Entnahme des Retentats oder Reinigung des Filterelements. Gleichwohl kann ein Auffangbehälter für das Retentat regelmäßig entleert werden.The hydrodynamically optimized inlet opening and the filter element that tapers in the direction of flow create a circular flow. The conical shape of the filter element allows the particles to roll along the filter element. Separation tasks for various solid and particle sizes can be easily implemented by adapting the filter element and/or the filter fabric. Experiments or tests can underline the solution to such a task. A semi-cross-flow filtration enables the solids to be concentrated at the filter element outlet as retentate. The solids can be drained or removed through an opening in the central area of the filter element. This means that the filter element does not have to be removed for cleaning, for example, and requires little user interaction when removing the retentate or cleaning the filter element. Nevertheless, a collecting container for the retentate can be emptied regularly.

Die Filterstruktur verjüngt sich von der Eintrittsöffnung bis zur Austrittsöffnung konisch (Öffnungswinkel α << 90°), vorteilhaft im Bereich von α = << 40°, besonders vorteilhaft im Bereich von α = << 20°. Durch die hydrodynamisch optimierte Eintrittsöffnung und das sich in Strömungsrichtung verjüngende Filterelement samt Filtergewebe wird eine zirkuläre Strömung erzeugt. Die konisch zulaufende Form des Filterelements ermöglicht dabei ein Abrollen der Partikel entlang des Filterelements.The filter structure tapers conically from the inlet opening to the outlet opening (opening angle α << 90°), advantageous in the range of α = << 40°, particularly advantageous in the range of α = << 20°. A circular flow is generated by the hydrodynamically optimized inlet opening and the filter element including filter fabric that tapers in the direction of flow. The conical shape of the filter element enables the particles to roll along the filter element.

Die Eintrittsöffnung des bionischen Filterelements kann von einem Gehäuse, in die das Filterelement eingepasst ist, umgeben sein. Das Gehäuse kann insofern die äußere Hülle des bionischen Filterelements darstellen. Es ist jedoch auch möglich, dass das Filterelement selbst die Rahmenstruktur des Filterelements umfasst, mit anderen Worten freitragend ist. Das Gehäuse und/oder das Filterelement können zumindest teilweise konisch ausgebildet oder weisen zumindest teilweise eine konkave Form aufweisen. Ein Teil des Gehäuses oder des Filterelements kann einen spindelförmigen oder schneckenförmigen oder trennwandähnlicher Einsatz oder eine adapterartige Form aufweisen. Der spindelförmige oder schneckenförmige oder trennwandähnliche Einsatz oder spindelförmige oder schneckenförmige oder trennwandähnliche Adapter kann auch in dem Filterelement oder in einer separat vorgelagerten Vorkammer integriert sein.The inlet opening of the bionic filter element can be surrounded by a housing into which the filter element is fitted. The housing can therefore represent the outer shell of the bionic filter element. However, it is also possible for the filter element itself to comprise the frame structure of the filter element, in other words to be self-supporting. The housing and/or the filter element can be at least partially conical or at least partially concave. Part of the housing or the filter element can have a spindle-shaped or helical or partition-like insert or an adapter-like shape. The spindle-shaped or helical or partition-like insert or spindle-shaped or helical or partition-like adapter can also be integrated in the filter element or in a separate pre-chamber.

Entlang des Einsatzes in der Vorkammer oder im Gehäuse dieser Form strömt das Fluid mit den Feststoffen und wird schon während des Einströmvorgangs in das Filterelement in eine helikale, zirkuläre oder kreisförmige Bewegung versetzt. Es ist jedoch auch möglich, dass der spindelförmige, schneckenförmige oder trennwandähnlich Einsatz oder spindelförmige oder schneckenförmige oder trennwandähnliche Adapter in einem von dem Gehäuse und/oder Filterelement separaten Gehäuse angeordnet ist und mit dem Gehäuse und/oder dem Filterelement über eine Verbindung beispielsweise einem Flansch im Bereich der Eintrittsöffnung oder auch beabstandet von der Eintrittsöffnung verbunden wird. Der spindelförmige, schneckenförmige oder trennwandähnlich Einsatz oder spindelförmige oder schneckenförmige oder trennwandähnliche Adapter kann auch in der Vorkammer integriert sein.Along the insert in the pre-chamber or in the housing of this form the fluid flows with the solids and is set into a helical, circular or circular movement during the flow into the filter element. However, it is also possible for the spindle-shaped, worm-shaped or partition-like insert or spindle-shaped or worm-shaped or partition-like adapter to be arranged in a housing separate from the housing and/or filter element and to be connected to the housing and/or filter element via a connection, for example a flange in the area of the inlet opening or at a distance from the inlet opening. The spindle-shaped, worm-shaped or partition-like insert or spindle-shaped or worm-shaped or partition-like adapter can also be integrated in the prechamber.

Die Eintrittsöffnung des bionischen Filterelements kann auch von einer Vorkammer umgeben sein, in die das Fluid mit den Feststoffen zunächst geleitet wird, bevor das Fluid mit den Feststoffen entlang der spindelförmigen oder schneckenförmigen oder trennwandähnlichen Form in das Filterelement gelangt. Die Vorkammer kann daher ein Teil des Gehäuses und/oder des Filterelements sein oder dem Gehäuse und/oder der Eintrittsöffnung des Filterelements vorgelagert sein, wie dies auch mit dem spindelförmigen, schneckenförmigen oder trennwandähnlichen Einsatz oder spindelförmige oder schneckenförmige oder trennwandähnliche Adapter als Teil der Vorkammer der Fall ist. Es ist jedoch auch möglich, dass die Vorkammer quasi einen Teil des Gehäuses und/oder des Filterelements darstellt. Insofern ist es auch möglich, dass die Vorkammer Teil des Gehäuses und/oder Filterelement ist und mit dem Gehäuse und/oder dem Filterelement einstückig ausgebildet ist. Im Fall der separaten Anordnung kann die Vorkammer über eine Verbindung beispielsweise einem Flansch im Bereich der Eintrittsöffnung oder auch beabstandet von der Eintrittsöffnung mit dem Gehäuse und/oder Filterelement verbunden sein.The inlet opening of the bionic filter element can also be surrounded by a pre-chamber into which the fluid with the solids is first fed before the fluid with the solids passes along the spindle-shaped or helical or partition-like shape into the filter element. The pre-chamber can therefore be part of the housing and/or the filter element or be located in front of the housing and/or the inlet opening of the filter element, as is the case with the spindle-shaped, helical or partition-like insert or spindle-shaped or helical or partition-like adapter as part of the pre-chamber. However, it is also possible for the pre-chamber to be part of the housing and/or the filter element. In this respect, it is also possible for the pre-chamber to be part of the housing and/or the filter element and to be formed in one piece with the housing and/or the filter element. In the case of a separate arrangement, the pre-chamber can be connected to the housing and/or filter element via a connection, for example a flange in the area of the inlet opening or at a distance from the inlet opening.

Das Filterelement selbst weist eine Steifigkeit aus, die Dehn-, Schub-, Biege- und oder Torsionskräften weitestgehend widersteht. Dieses ist deswegen wichtig, damit das Filterelement eine konstant konische oder zumindest konkave Form gewährleisten kann, die einer helikalen, zirkulären oder kreisförmigen Bewegung des Fluids mit den Feststoffen innerhalb des Filterelements widersteht. Auch muss das Filterelement dem Fluiddruck mit den Feststoffen widerstehen können.The filter element itself has a rigidity that withstands stretching, shearing, bending and/or torsional forces as far as possible. This is important so that the filter element can guarantee a constant conical or at least concave shape that resists a helical, circular or circular movement of the fluid with the solids within the filter element. The filter element must also be able to withstand the fluid pressure with the solids.

Das Gehäuse und/oder das Filterelement als Einsatz oder freitragendes Element kann rippen- oder kiemenförmig ausgestaltet sind. Diese Art der Konstruktion des Gehäuses und/oder des Filterelements kann deswegen gewählt werden, um Material bei der Herstellung des Gehäuses und/oder des Filterelements zu sparen.The housing and/or the filter element as an insert or self-supporting element can be designed in a rib- or gill-shaped manner. This type of construction of the housing and/or the filter element can be chosen in order to save material in the manufacture of the housing and/or the filter element.

Das Filterelement weist eine maschen- oder porenförmigen Filterstruktur auf, wodurch gewährleistet wird, dass das Fluid aus dem maschen- oder porenförmigen Filterelement austreten kann und die Feststoffe innerhalb des Filterelements verbleiben. Das Filterelement ist im Fall der Anordnung als Einsatz des Gehäuses einzeln entnehm- und/oder waschbar.The filter element has a mesh or pore-shaped filter structure, which ensures that the fluid can escape from the mesh or pore-shaped filter element and the solids remain within the filter element. If arranged as an insert in the housing, the filter element can be individually removed and/or washed.

Die maschen- oder porenförmige Filterstruktur des Filterelements umfasst Maschen- oder Porengrößen von 20µm bis 500µm, vorteilhaft 50 µm bis 100 µm große Öffnungen. Die Wahl der Maschen- oder Porengröße ist abhängig von der Größe der zu filternden Feststoffe und der Fließgeschwindigkeit bzw. dem Druck des die Feststoffe enthaltenden Fluids.The mesh or pore-shaped filter structure of the filter element includes mesh or pore sizes from 20 µm to 500 µm, preferably openings of 50 µm to 100 µm. The choice of mesh or pore size depends on the size of the solids to be filtered and the flow rate or pressure of the fluid containing the solids.

Das Filterelement mit der maschen- oder porenförmigen Filterstruktur besteht in der Regel aus Edelstahl. Es ist jedoch auch möglich, dass das Filterelement aus einem Kunststoff oder Kunststoffgewebe als Filterstruktur besteht, wobei die maschen- oder porenförmigen Filterstruktur aus demselben oder aus unterschiedlichen Materialien bestehen kann wie das Filterelement. Auch das Gehäuse ist in der Regel aus Edelstahl gefertigt, kann jedoch wie das Filterelement auch Kunststoff oder Kunststoffgewebe gefertigt sein. Es ist auch möglich, dass das Filterelement tragende oder stützendes Elemente aufweist, die beispielsweise rippen- oder bogenförmig ausgestaltet sein können und eine maschen- oder porenförmige oder gewebsartige Filterstruktur stützen oder durchziehen.The filter element with the mesh or pore-shaped filter structure is usually made of stainless steel. However, it is also possible for the filter element to consist of a plastic or plastic fabric as a filter structure, whereby the mesh or pore-shaped filter structure can consist of the same or different materials as the filter element. The housing is also usually made of stainless steel, but like the filter element it can also be made of plastic or plastic fabric. It is also possible for the filter element to have load-bearing or supporting elements, which can be designed in the shape of ribs or arches, for example, and support or pass through a mesh or pore-shaped or fabric-like filter structure.

Ferner weist die Filtervorrichtung einen Mehrwegeablauf auf, bei dem das Fluid und/oder das Retentat periodisch oder kontinuierlich aus der Filtervorrichtung ableitbar oder entnehmbar ist. Das aus dem bionischen Filterelement lateral austretende Fluid kann über einen Ablauf ohne Feststoffe wieder dem Fluidkreislauf bzw. Wasser- oder Abwasserkreislauf zugeführt werden. Das Retentat also die im Bereich des Bodens des Filterelements zurückgebliebenen Feststoffe können über ein Rückschlagventil am Boden des Filterelements abgesaugt und/oder über einen Feststoffbehälter in einen dem Boden des Filterelements zugehörigen oder nachfolgenden Behälter kontinuierlich oder sequenziell entnommen werden.The filter device also has a multi-way outlet, in which the fluid and/or the retentate can be periodically or continuously drained or removed from the filter device. The fluid emerging laterally from the bionic filter element can be fed back into the fluid circuit or water or waste water circuit via an outlet without solids. The retentate, i.e. the solids remaining in the area of the base of the filter element, can be sucked out via a check valve at the base of the filter element and/or continuously or sequentially removed via a solids container into a container associated with or following the base of the filter element.

Das Retentat ist in einem Behälter auffangbar und aus dem Behälter entnehmbar, wobei der Behälter aus Edelstahl oder Kunststoff bestehen kann. Die Form des Behälters ist variabel und ist abhängig von der jeweiligen Konstruktionsform der bionischen Vorrichtung, insbesondere des Filterelements und/oder des das Filterelement umgebenden Gehäuses.The retentate can be collected in a container and removed from the container, whereby the container can be made of stainless steel or plastic. The shape of the container is variable and depends on the respective design of the bionic device, in particular the filter element. element and/or the housing surrounding the filter element.

Die bionische Vorrichtung kann über eine analoge oder digitale Steuermechanik verfügen, wonach die Menge, die Stärke, d.h. die Geschwindigkeit oder der Druck und die Temperatur des Fluideinlass' in die bionische Vorrichtung geregelt wird. Durch die Menge, die Geschwindigkeit und/oder den Druck und/oder die Temperatur des Fluidzulaufs, kann auch die helikale Strömung innerhalb des Filterelements erzeugt oder zumindest unterstützt werden. Auch kann die Unterbrechung des Fluidzulaufs und/oder die Absaugung der Feststoffe vom Boden des Filterelements durch die Steuermechanik gewährleistet werden.The bionic device can have an analogue or digital control mechanism, according to which the amount, strength, i.e. the speed or pressure and temperature of the fluid inlet into the bionic device is regulated. The helical flow within the filter element can also be generated or at least supported by the amount, speed and/or pressure and/or temperature of the fluid inlet. The interruption of the fluid inlet and/or the suction of the solids from the bottom of the filter element can also be ensured by the control mechanism.

Die Steuermechanik ermöglicht eine Ableitung der Feststoffe aus dem Bereich des Filterelements, um eine fortwährende Reinigung des Fluid durch das bionische Filterelement zu ermöglichen. Dazu zählt auch die Generierung einer Rückströmung in das Fluid im Bereich des Bodens des Filterelements, damit eventuell an den Wänden des Filterelements anhaftende Feststoffe wieder einem Entnahme-, Ablauf- oder Absaugvorgang zugeführt werden können. Die induzierte Rückströmung kann also zur Reinigung des Filterelements dienen.The control mechanism allows the solids to be drained away from the area of the filter element in order to enable the fluid to be continuously cleaned by the bionic filter element. This also includes the generation of a backflow into the fluid in the area of the base of the filter element so that any solids adhering to the walls of the filter element can be fed back into a removal, drainage or suction process. The induced backflow can therefore be used to clean the filter element.

Die Konstruktion der bionischen Vorrichtung ist so gewählt, dass im Bereich der Eintrittsöffnung Flanschverbindungen vorhanden sind. Dies können ebenso im Bereich des Gehäuses oder des Filterelements oder der Vorkammer vorhanden und sollen eine dichte Verbindung zwischen dem Bereich der Eintrittsöffnung in das Filterelement und dem Gehäuse oder der Vorkammer dienen. Die Vorkammer kann beispielsweise mit dem Gehäuse und/oder mit dem Filterelement zweitteilig ausgestaltet oder die Vorkammer kann mit dem Gehäuse oder nur das Gehäuse mit dem Filterelement einstückig ausgebildet sein. Bei allen Variationsmöglichkeiten steht die zwei- oder mehrteilige Ausgestaltung und einstückige Ausgestaltung des Gehäuses, der Vorkammer und des Filterelements mit oder ohne einen Einsatz oder Adapter im Vordergrund, wobei alle Variationsmöglichkeiten als Teil der Erfindung beansprucht werden, aber hier nicht alle abschließend aufgezählt werden.The design of the bionic device is chosen so that flange connections are present in the area of the inlet opening. These can also be present in the area of the housing or the filter element or the pre-chamber and are intended to provide a tight connection between the area of the inlet opening in the filter element and the housing or the pre-chamber. The pre-chamber can, for example, be designed in two parts with the housing and/or the filter element, or the pre-chamber can be designed in one piece with the housing or only the housing with the filter element. In all possible variations, the two- or multi-part design and one-piece design of the housing, the pre-chamber and the filter element with or without an insert or adapter are the main focus, whereby all possible variations are claimed as part of the invention, but not all of them are listed here.

Um eine verbesserte Aufreinigung des Fluids mit den Feststoffen zu erzielen, können mehrere bionische Vorrichtungen oder Filterelemente in Serie hintereinander angeordnet oder geschaltet sein. Diese können alle die gleiche oder verschiedene Ausgestaltung hinsichtlich der Anordnung des Filterelements, der Form des Einsatzes oder Adapters, des Gehäuses oder der Vorkammer aufweisen. Es können so auch mehrere Filterelemente in einem Gehäuse angeordnet sein. Ebenso können die übrigen in den bisherigen Ausgestaltungen genannten Elemente wie ein Gehäuse mit oder ohne Einsatz oder Adapter oder einer Vorkammer mit oder ohne Einsatz oder Adapter in einem oder mehreren zusammen oder getrennt voneinander angeordneten Gehäusen oder Vorrichtungen vorhanden sein, damit die Aufreinigung des Fluids mit den Feststoffen verbessert wird.In order to achieve improved purification of the fluid with the solids, several bionic devices or filter elements can be arranged or connected in series. These can all have the same or different design with regard to the arrangement of the filter element, the shape of the insert or adapter, the housing or the pre-chamber. Several filter elements can also be arranged in one housing. Likewise, the other elements mentioned in the previous designs, such as a housing with or without an insert or adapter or a pre-chamber with or without an insert or adapter, can be present in one or more housings or devices arranged together or separately from one another, so that the purification of the fluid with the solids is improved.

Zu der bionischen Vorrichtung kann zum anderen auch eine Entlüftung und/oder ein Siphon gehören, damit der Ablauf des Fluids gewährleistet ist und eine Geruchsbelastung der Umgebung verhindert wird.The bionic device can also include a vent and/or a siphon to ensure that the fluid drains away and to prevent odors from contamination the environment.

Die vorliegende Erfindung offenbart auch ein Verfahren zur Abtrennung von Feststoffen von Fluiden, wobei das Fluid über eine Eintrittsöffnung in ein Filterelement eintritt, eine zirkuläre Strömung innerhalb eines Filterelements durch eine zumindest teilweise konische Ausgestaltung erzeugt, wobei das Filterelement zumindest teilweise eine maschen- oder porenförmige Filterstruktur aufweist und anschließend das Fluid lateral durch die maschen- oder porenförmige Filterstruktur des Filterelements austritt und die Feststoffe als Retentat im Bereich des Bodens dem Filterelement oder einem dort angeordneten Behältnis, welches ein separates Teil oder ein Bestandteil des Filterelements sein kann, abgesaugt oder entnommen werden können.The present invention also discloses a method for separating solids from fluids, wherein the fluid enters a filter element via an inlet opening, generates a circular flow within a filter element by means of an at least partially conical configuration, wherein the filter element at least partially has a mesh or pore-shaped filter structure and then the fluid exits laterally through the mesh or pore-shaped filter structure of the filter element and the solids can be sucked off or removed as retentate in the region of the bottom of the filter element or a container arranged there, which can be a separate part or a component of the filter element.

Der Öffnungswinkel des Gehäuses und/oder Filterelements gegenüber der Eintrittsöffnung beträgt weniger als α = << 90°, vorteilhaft weniger im Bereich von α = << 40°, besonders vorteilhaft weniger im Bereich von α = << 20° beträgt. Die Wahl der Öffnungswinkel ist abhängig von verschiedenen Parametern wie der Art des Fluids, der Art der Feststoffe, der Strömungsgeschwindigkeit, dem Druck und/oder Temperatur des Fluid. Die vorgenannten Parameter können dabei einzeln oder im Zusammenspiel die Größe des Öffnungswinkels gegenüber der Eintrittsöffnung bestimmen, um eine optimale Trennung der Feststoffe vom Fluid zu ermöglichen. Dies gilt insbesondere für die Auswahl des Einsatzes oder des Adapters als Teil der Vorkammer zur Ausbildung der zirkulären Strömung. Der Einsatz oder der Adapter als Teil der Vorkammer oder als externer Teil ohne Vorkammer können einzeln oder zusammen mit den voran genannten Parametern dazu beitragen, die Größe des Öffnungswinkels gegenüber der Eintrittsöffnung zu bestimmen und eine optimale zirkuläre Strömung zu generieren und/oder Filtrierung des Fluids zu erreichen.The opening angle of the housing and/or filter element relative to the inlet opening is less than α = << 90°, advantageously less in the range of α = << 40°, particularly advantageously less in the range of α = << 20°. The choice of opening angle depends on various parameters such as the type of fluid, the type of solids, the flow velocity, the pressure and/or temperature of the fluid. The aforementioned parameters can, individually or in combination, determine the size of the opening angle relative to the inlet opening in order to enable optimal separation of the solids from the fluid. This applies in particular to the selection of the insert or adapter as part of the pre-chamber to form the circular flow. The insert or adapter as part of the pre-chamber or as an external part without a pre-chamber can, individually or together with the aforementioned parameters, help to determine the size of the opening angle relative to the inlet opening and to generate optimal circular flow and/or achieve filtration of the fluid.

Die Wahl des Einsatzes oder Adapters innerhalb oder außerhalb der Vorkammer trägt somit auch zur Erzeugung der zirkulären Strömung im Filterelement bei. Die Auswahl des Einsatzes oder des Adapters oder der Parameter ist aber auch für die Anordnung der übrigen Bestandteile der bionischen Vorrichtung wie dem Gehäuse, der Vorkammer und dem Filterelement als separates Element oder Bestandteil des Gehäuses oder des Filterelements der bionischen Vorrichtung wichtig.The choice of insert or adapter inside or outside the pre-chamber therefore also contributes to the generation of the circular flow in the filter element. The choice of insert or adapter or parameters is also important for the arrangement It is important to design the remaining components of the bionic device, such as the housing, the pre-chamber and the filter element, as a separate element or as part of the housing or the filter element of the bionic device.

Beispielhaft gilt, dass das Filterelement bei kleineren Feststoffen, geringerem Druck oder geringeren Strömungsgeschwindigkeiten einen geringeren Öffnungswinkel an der Eintrittsöffnung des Filterelements benötigt << 40°, um ein leichteres Herabsinken oder Abrollen der Feststoffe an den Wandbereichen des Filterelements und damit eine bessere Trennung der Feststoffe vom Fluid zu gewährleisten. Die analogen Überlegungen gelten auch bei der Änderung der Größe der Feststoffe, der Art des Fluids, dem Druck und/oder der Strömungsgeschwindigkeit.For example, with smaller solids, lower pressure or lower flow speeds, the filter element requires a smaller opening angle at the inlet opening of the filter element << 40° in order to ensure that the solids sink or roll down the wall areas of the filter element more easily and thus ensure better separation of the solids from the fluid. The analogous considerations also apply when changing the size of the solids, the type of fluid, the pressure and/or the flow speed.

Die im voran genannten Beispiel genannten Überlegungen hinsichtlich der Ausgestaltungen des Öffnungswinkels, können für alle Vorrichtungs- und Parametervariationen angewendet werden, um eine Verstopfung der Filterstruktur zu vermeiden und die Trennung der Feststoffe vom Fluid zu verbessern.The considerations regarding the design of the opening angle mentioned in the above example can be applied to all device and parameter variations in order to avoid clogging of the filter structure and to improve the separation of solids from the fluid.

Es ist somit festzustellen, dass die zirkuläre Strömung des Fluids mit den Feststoffen, durch die Wahl der vorgenannten Parameter und/oder die Wahl des Einsatzes oder Adapters zur Erzeugung einer zirkulären Strömung bestimmt werden kann. Dabei ist es nicht entscheidend, ob der Einsatz oder Adapter Teil des Gehäuses des Filterelements, der Vorkammer oder des Gehäuses ist oder separat davon angeordnet ist, sondern dass durch Erzeugung einer zirkulären Strömung innerhalb des Filterelements eine optimierte Trennung von Feststoffen und Fluid erzielt werden kann. Das Fluid und/oder das Retentat können dabei periodisch oder kontinuierlich aus der bionischen Vorrichtung abgeleitet oder entnommen werden. Dies erfolgt mit einer Saugverrichtung die das Retentat aus dem Bereich des Bodens des Filterelements, eventuell mit Rückschlagventil, entfernt oder durch die Entnahme eines Behälters, der die Feststoffe im unteren Bereich des Filterelements sammelt. Dieser Vorgang kann durch eine analoge oder digitale Steuermechanik erfolgen. Nach Ableitung der Feststoffe aus dem Bereich des Filterelements können durch eine veranlasste Rückströmung mit bereits gefiltertem Fluid Feststoffe aus dem Filterelement aufgewirbelt oder entfernt werden, um eine Verstopfung der Filterstrukturen zu vermeiden.It can therefore be stated that the circular flow of the fluid with the solids can be determined by choosing the aforementioned parameters and/or choosing the insert or adapter to generate a circular flow. It is not important whether the insert or adapter is part of the housing of the filter element, the pre-chamber or the housing or is arranged separately from it, but that by generating a circular flow within the filter element, an optimized separation of solids and fluid can be achieved. The fluid and/or the retentate can be drained or removed from the bionic device periodically or continuously. This is done with a suction device that removes the retentate from the area of the bottom of the filter element, possibly with a check valve, or by removing a container that collects the solids in the lower area of the filter element. This process can be carried out by an analog or digital control mechanism. After the solids have been drained away from the area of the filter element, solids can be stirred up or removed from the filter element by inducing backflow with already filtered fluid in order to avoid clogging of the filter structures.

Die vorliegende bionische Vorrichtung ist vorgesehen in der der Gewässersanierung, Abwasser- und Lebensmittelaufbereitung, insbesondere zur Entfernung von Mikroplastik aus dem Abwasser von Spül- oder Waschmaschinen eingesetzt zu werden. Es können aber auch andere Anwendungen erfolgen, so dass die voranstehenden Verwendungsmöglichkeiten nur beispielhaft aber nicht abschließend genannt sein sollen.This bionic device is intended to be used in water remediation, wastewater and food processing, in particular for removing microplastics from the wastewater of dishwashers or washing machines. However, other applications can also be used, so the above possible uses are only examples and are not exhaustive.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren nochmals eingehend erläutert:

  • 1 zeigt die bionische Vorrichtung 1 in einer schematischen Seitenansicht. Es ist schematisch angedeutet, dass ein Fluid (oberer Pfeil) in eine Vorkammer 11 gelangt. Unterhalb der Vorkammer 11 ist ein Gehäuse 2 angeordnet, in welches das Fluid von der Vorkammer 11 strömt und an der eine Entlüftung 12 angeordnet ist. Innerhalb des Gehäuses 2 befindet sich ein Filterelement 3 (nicht dargestellt), durch welches das Fluid strömt. Über eine Steuermechanik 8 wird der Fluidfluss oder die Konzentrierung der Feststoffe in Behälter 7 geregelt. Im Bereich des vertikalen Fluid-Ablaufs ist ein Siphon 10 vorhanden, der u.a. dazu dient, den Füllstand im Gehäuse 2 zu regulieren.
The invention is explained in more detail with reference to the following figures:
  • 1 shows the bionic device 1 in a schematic side view. It is schematically indicated that a fluid (upper arrow) enters a pre-chamber 11. A housing 2 is arranged below the pre-chamber 11, into which the fluid flows from the pre-chamber 11 and on which a vent 12 is arranged. Inside the housing 2 there is a filter element 3 (not shown) through which the fluid flows. The fluid flow or the concentration of the solids in container 7 is regulated by a control mechanism 8. In the area of the vertical fluid outlet there is a siphon 10, which serves, among other things, to regulate the fill level in the housing 2.

Figure 2 zeigt ein Filterelement 3 mit einer Eintrittsöffnung 4, einer Filterstruktur 5 und dem Öffnungswinkel 6. Die Filterstruktur 5 verjüngt sich von der Eintrittsöffnung 4 bis zur Austrittsöffnung im zentralen unteren Bereich des Filterelements 3 konisch. Der Öffnungswinkel 6 kann im Bereich α << 90°, vorteilhaft im Bereich von α = << 40°, besonders vorteilhaft im Bereich von α = << 20° liegen. Durch die hydrodynamisch optimierte Eintrittsöffnung 4 und das sich in Strömungsrichtung verjüngende Filterelement 3 samt Filterstruktur 5 wird eine zirkuläre Strömung erzeugt bzw. eine durch eine Vorkammer 11 (nicht dargestellt) bereits induzierte rotierende helikale Vorzugsbewegung verstärkt oder fortgesetzt. Die konisch zulaufende Form des Filterelements 3 ermöglicht dabei ein Absinken oder Abrollen der Partikel oder Feststoffe entlang des Filterelements 3, die in einem zentralen Bereich des Filterelements in Form eines Auffangbehälters, einer Kapsel oder Hülse aufgefangen, gesammelt oder konzentriert werden.Figure 2 shows a filter element 3 with an inlet opening 4, a filter structure 5 and the opening angle 6. The filter structure 5 tapers conically from the inlet opening 4 to the outlet opening in the central lower area of the filter element 3. The opening angle 6 can be in the range α << 90°, advantageously in the range of α = << 40°, particularly advantageously in the range of α = << 20°. The hydrodynamically optimized inlet opening 4 and the filter element 3 tapering in the direction of flow, including the filter structure 5, generate a circular flow or reinforce or continue a rotating helical preferential movement already induced by a pre-chamber 11 (not shown). The conical shape of the filter element 3 enables the particles or solids to sink or roll along the filter element 3, where they are caught, collected or concentrated in a central area of the filter element in the form of a collecting container, a capsule or a sleeve.

Das Filterelement 3 selbst weist eine Steifigkeit aus, die Dehn-, Schub-, Biege- und oder Torsionskräften weitestgehend widersteht. Dieses ist deswegen wichtig, damit das Filterelement 3 eine konstant konische oder zumindest konkave Form gewährleisten kann, die der helikalen, zirkulären oder kreisförmigen Bewegung des Fluids mit den Feststoffen innerhalb des Filterelements 3 widersteht.The filter element 3 itself has a rigidity that largely withstands tensile, shear, bending and/or torsional forces. This is important so that the filter element 3 can ensure a constant conical or at least concave shape that withstands the helical, circular or circular movement of the fluid with the solids within the filter element 3.

Vorliegend ist das Filterelement 3 mit Rahmenelementen versehen, die das Filterelement 3 rippen- oder kiemenförmig durchziehen. Das Filterelement 3 weist dabei eine maschen- oder porenförmigen Filterstruktur 5 (nicht dargestellt) zwischen den rippen- oder kiemenförmigen Rahmenelementen auf, durch die das Fluid aus dem maschen- oder porenförmigen Filterelement 3 austreten kann, während die Feststoffe innerhalb des Filterelements 3 verbleiben. 2 stellt das Filterelement 3 mit Gehäuse 2 mit einer Vorkammer 11 und einem Einsatz/Adapter 15 in einer zweiteiligen Ausführungsform in einem vertikalen Querschnitt dar. Ein Fluid mit Feststoffen strömt (angedeutet durch den oberen vertikalen Pfeil) in eine Vorkammer 11, in die ein Einsatz/Adapter 15 angeordnet ist. Der Einsatz/Adapter 15 ist vorliegend spindelförmig ausgestaltet, sodass das mit den Feststoffen einströmende Fluid bereits innerhalb der Vorkammer 11 eine zirkuläre Rotation erfährt. Die Vorkammer 11 ist über Flanschverbindungen 9 mit dem Gehäuse 2 verbunden. Über eine Eintrittsöffnung 4 strömt das Fluid mit den Feststoffen aus der Vorkammer 11 in das Filterelement 3. Durch die induzierte zirkuläre Strömung werden die Feststoffe des Fluids im Bereich des Filterelements 3 lateral an die Filterstruktur 5 gedrückt, die vorliegend kiemen- oder bogenförmig mit Rahmenelementen umspannt ist, und bewegen sich in einer Roll- oder Sinkbewegung in Richtung des Bodens des zentralen Bereichs des Filterelements 3. Man erkennt am Boden des zentralen Bereichs des Filterelements 3 einen Auffangbehälter, eine Kapsel oder eine Hülse, in die sich Feststoffe nach ihrer Roll- oder Sinkbewegung entlang der Filterstruktur 5 bewegt haben und dort gesammelt oder konzentriert werden. Die Feststoffe können auch über ein Rückschlagventil aus dem Auffangbehälter, der Kapsel oder der Hülse abgesaugt oder als Retentat oder Konzentrat über einen Ablauf 14 der bionischen Vorrichtung 1 entnommen werden. Parallel und/oder zeitgleich kann das lateral aus der Filterstruktur 5 ausgetretene und gefilterte Fluid über einen Filtratablauf 13 dem Fluid- bzw. (Ab)-Wasserkreislauf wieder zugeführt werden.In the present case, the filter element 3 is provided with frame elements which run through the filter element 3 in the form of ribs or gills. The filter element 3 has a mesh or pore-shaped filter structure 5 (not shown) between the rib or gill-shaped frame elements elements through which the fluid can escape from the mesh or pore-shaped filter element 3, while the solids remain within the filter element 3. 2 shows the filter element 3 with housing 2 with a pre-chamber 11 and an insert/adapter 15 in a two-part embodiment in a vertical cross-section. A fluid with solids flows (indicated by the upper vertical arrow) into a pre-chamber 11, in which an insert/adapter 15 is arranged. The insert/adapter 15 is in the present case spindle-shaped, so that the fluid flowing in with the solids already experiences a circular rotation within the pre-chamber 11. The pre-chamber 11 is connected to the housing 2 via flange connections 9. The fluid with the solids flows from the pre-chamber 11 into the filter element 3 via an inlet opening 4. Due to the induced circular flow, the solids of the fluid in the area of the filter element 3 are pressed laterally against the filter structure 5, which in this case is surrounded by frame elements in a gill or arched manner, and move in a rolling or sinking movement towards the bottom of the central area of the filter element 3. At the bottom of the central area of the filter element 3, one can see a collecting container, a capsule or a sleeve into which solids have moved after their rolling or sinking movement along the filter structure 5 and are collected or concentrated there. The solids can also be sucked out of the collecting container, the capsule or the sleeve via a check valve or removed as retentate or concentrate via an outlet 14 of the bionic device 1. In parallel and/or at the same time, the filtered fluid that has escaped laterally from the filter structure 5 can be fed back into the fluid or (waste) water circuit via a filtrate outlet 13.

3 stellt das Filterelement 3 mit Gehäuse 2 mit einer Vorkammer 11 und einem Einsatz/Adapter 15 in einer zweiteiligen Ausführungsform in einem vertikalen Querschnitt dar. Ein Fluid mit Feststoffen strömt (angedeutet durch den oberen vertikalen Pfeil) in eine Vorkammer 11, in die ein Einsatz/Adapter 15 angeordnet ist. Der Einsatz/Adapter 15 ist vorliegend spindelförmig ausgestaltet, sodass das mit den Feststoffen einströmende Fluid bereits innerhalb der Vorkammer 11 eine zirkuläre Rotation erfährt. Die Vorkammer 11 ist über Flanschverbindungen 9 mit dem Gehäuse 2 verbunden. Über eine Eintrittsöffnung 4 strömt das Fluid mit den Feststoffen aus der Vorkammer 11 in das Filterelement 3. Durch die induzierte zirkuläre Strömung werden die Feststoffe des Fluids im Bereich des Filterelements 3 lateral an die Filterstruktur 5 gedrückt, die vorliegend kiemen- oder bogenförmig mit Rahmenelementen umspannt ist, und bewegen sich in einer Roll- oder Sinkbewegung in Richtung des Bodens des zentralen Bereichs des Filterelements 3. Man erkennt am Boden des zentralen Bereichs des Filterelements 3 einen Auffangbehälter, eine Kapsel oder eine Hülse, in die sich Feststoffe nach ihrer Roll- oder Sinkbewegung entlang der Filterstruktur 5 bewegt haben und dort gesammelt oder konzentriert werden. Die in dem Auffangbehälter, der Kapsel oder der Hülse angelangten Feststoffe können als Retentat oder Konzentrat über einen Ablauf 14 der bionischen Vorrichtung 1 entnommen werden. Parallel und/oder zeitgleich kann das lateral aus der Filterstruktur 5 ausgetretene und gefilterte Fluid über einen Filtratablauf 13 dem Fluid- bzw. (Ab)-Wasserkreislauf wieder zugeführt werden. 3 shows the filter element 3 with housing 2 with a pre-chamber 11 and an insert/adapter 15 in a two-part embodiment in a vertical cross-section. A fluid with solids flows (indicated by the upper vertical arrow) into a pre-chamber 11, in which an insert/adapter 15 is arranged. The insert/adapter 15 is in the present case spindle-shaped, so that the fluid flowing in with the solids already experiences a circular rotation within the pre-chamber 11. The pre-chamber 11 is connected to the housing 2 via flange connections 9. The fluid with the solids flows from the pre-chamber 11 into the filter element 3 via an inlet opening 4. Due to the induced circular flow, the solids of the fluid in the area of the filter element 3 are pressed laterally against the filter structure 5, which in this case is surrounded by frame elements in a gill or arched manner, and move in a rolling or sinking movement towards the bottom of the central area of the filter element 3. At the bottom of the central area of the filter element 3, one can see a collecting container, a capsule or a sleeve into which solids have moved after their rolling or sinking movement along the filter structure 5 and are collected or concentrated there. The solids that have reached the collecting container, the capsule or the sleeve can be removed as retentate or concentrate via an outlet 14 of the bionic device 1. In parallel and/or at the same time, the filtered fluid that has escaped laterally from the filter structure 5 can be fed back into the fluid or (waste) water circuit via a filtrate outlet 13.

4 offenbart einen vertikalen Querschnitt der Vorkammer 11 mit einem spindelförmigen Einsatz/Adapter 15. Man erkennt einen innerhalb der sich nach außen konisch verbreiterden Vorkammer 11, einen spindelförmig angeordneten Einsatz/Adapter 15, der ein Fluid mit Feststoffen in Fließrichtung in eine zirkuläre Vorzugsbewegung versetzt. Sobald das Fluid mit den Feststoffen im zentralen Bereich des Flanschs austritt, kann das durch den spindelförmig ausgebildeten Einsatz/Adapter 15 in eine Vorzugsbewegung versetzte Fluid mit den Feststoffen in ein nachfolgendes Filterelement 3 (nicht dargestellt) einströmen. Durch die zirkulär induzierte Strömung im Bereich des Filterelements 3 werden an der Filterstruktur 5 (nicht dargestellt), die Feststoffe von dem Fluid getrennt, indem das Fluid durch die maschenartige oder porenartige Filterstruktur 5 lateral austritt und die Feststoffe entlang der Filterstruktur 5 nach unten sinken bzw. nach unten abrollen. 4 discloses a vertical cross-section of the prechamber 11 with a spindle-shaped insert/adapter 15. One can see a spindle-shaped insert/adapter 15 within the prechamber 11, which widens conically outwards, which sets a fluid with solids in a circular preferential movement in the direction of flow. As soon as the fluid with the solids exits in the central area of the flange, the fluid with the solids set in a preferential movement by the spindle-shaped insert/adapter 15 can flow into a subsequent filter element 3 (not shown). Due to the circularly induced flow in the area of the filter element 3, the solids are separated from the fluid at the filter structure 5 (not shown), in that the fluid exits laterally through the mesh-like or pore-like filter structure 5 and the solids sink or roll downwards along the filter structure 5.

In 5 erkennt man in einer Aufsicht eine schneckenförmige Vorkammer 11, die einen kreisförmigen Flansch mit Bohrungen aufweist. Analog zu den Ausführungen zu 3 wird ein Fluid mit Feststoffen in Fließrichtung durch die schneckenartige Ausgestaltung der Vorkammer 11 in eine zirkuläre Vorzugsbewegung versetzt. Das Fluid mit den Feststoffen tritt möglichst flach und direkt auf die Filterstruktur 5 (nicht dargestellt) am Rand des Filterelements 3 (nicht dargestellt) durch eine Öffnung in der schneckenartig ausgestalteten Vorkammer 11 aus. Das Fluid mit den Feststoffen kann dann in das in Strömungsrichtung nachfolgende Filterelement 3 (nicht dargestellt) einströmen. Durch die zirkulär induzierte Strömung im Bereich des Filterelements 3 (nicht dargestellt) werden an der Filterstruktur 5 (nicht dargestellt), die Feststoffe von dem Fluid getrennt, indem das Fluid durch die maschenartige oder porenartige Filterstruktur 5 (nicht dargestellt) lateral austritt und die Feststoffe entlang der Filterstruktur 5 (nicht dargestellt) nach unten sinken bzw. nach unten abrollen.In 5 In a top view, a helical pre-chamber 11 can be seen, which has a circular flange with holes. Analogous to the explanations for 3 a fluid with solids is set into a circular preferential movement in the direction of flow by the screw-like design of the pre-chamber 11. The fluid with the solids exits as flatly as possible and directly onto the filter structure 5 (not shown) at the edge of the filter element 3 (not shown) through an opening in the screw-like pre-chamber 11. The fluid with the solids can then flow into the filter element 3 (not shown) following in the direction of flow. The circularly induced flow in the area of the filter element 3 (not shown) separates the solids from the fluid at the filter structure 5 (not shown) by the fluid exiting laterally through the mesh-like or pore-like filter structure 5 (not shown) and the solids sinking or rolling downwards along the filter structure 5 (not shown).

Bezugszeichenliste:List of reference symbols:

11
bionische Vorrichtungbionic device
22
GehäuseHousing
33
Filterelementfilter element
44
Eintrittsöffnungentrance opening
55
Filterstrukturfilter structure
66
Öffnungswinkelopening angle
77
Behältercontainer
88
Steuermechanikcontrol mechanism
99
Flanschverbindungenflange connections
1010
Siphonsiphon
1111
Vorkammerantechamber
1212
Entlüftungventing
1313
Filtratablauffiltrate drain
1414
Retentatablauf (oder Konzentratablauf)retentate drain (or concentrate drain)
1515
Einsatz/Adapterinsert/adapter

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Claims (24)

Bionische Vorrichtung (1) zur Abtrennung von Feststoffen aus einem Fluid, wobei die Vorrichtung (1) aus mindestens einem Gehäuse (2) und/oder mindestens einem Filterelement (3) besteht und das Fluid einenends über eine Eintrittsöffnung (4) in das Gehäuse (2) und/oder das Filterelement (3) eintritt und anderenends sich die abgetrennten Feststoffe als Retentat durch eine zirkuläre Strömung innerhalb des Filterelements (3) anreichern und zentral im Bereich des Filterelements (3) ableitbar oder entnehmbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) und/oder das Filterelement (3) zur Erzeugung der zirkulären Strömung zumindest teilweise konisch ausgestaltet sind, wobei das Filterelement (3) zumindest teilweise eine maschen- oder porenförmige Filterstruktur (5) aufweist und das Fluid lateral durch die maschen- oder porenförmige Filterstruktur (5) des Filterelements (3) austritt.Bionic device (1) for separating solids from a fluid, wherein the device (1) consists of at least one housing (2) and/or at least one filter element (3) and the fluid enters the housing (2) and/or the filter element (3) at one end via an inlet opening (4) and at the other end the separated solids accumulate as retentate through a circular flow within the filter element (3) and can be drained off or removed centrally in the region of the filter element (3), characterized in that the housing (2) and/or the filter element (3) are at least partially conical in design to generate the circular flow, wherein the filter element (3) at least partially has a mesh or pore-shaped filter structure (5) and the fluid exits laterally through the mesh or pore-shaped filter structure (5) of the filter element (3). Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) und/oder das Filterelement (3) einen Öffnungswinkel (6) zur Eintrittsöffnung (4) des Fluids im Bereich von α = << 90°, vorteilhaft im Bereich von α = << 40°, besonders vorteilhaft im Bereich von α = << 20° aufweist.device according to Claim 1 , characterized in that the housing (2) and/or the filter element (3) has an opening angle (6) to the inlet opening (4) of the fluid in the range of α = << 90°, advantageously in the range of α = << 40°, particularly advantageously in the range of α = << 20°. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittsöffnung (4) eine Vorkammer (11) und/oder einen Adapter (15) umfasst, die zumindest teilweise spindelförmig oder schneckenförmig ausgestaltet ist.device according to Claim 1 or 2 , characterized in that the inlet opening (4) comprises a pre-chamber (11) and/or an adapter (15) which is at least partially spindle-shaped or helical. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittsöffnung (4) von einer Vorkammer (11) umschlossen ist.Device according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the inlet opening (4) is enclosed by a pre-chamber (11). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dass das Filterelement (3) eine Dehn-, Schub-, Biege- und Torsionssteifigkeit aufweist.Device according to one of the Claims 1 until 4 that the filter element (3) has tensile, shear, bending and torsional stiffness. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) und/oder das Filterelement (3) rippen- oder kiemenförmig ausgestaltet sind.Device according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the housing (2) and/or the filter element (3) are rib- or gill-shaped. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (3) mit der maschen- oder porenförmigen Filterstruktur (5) einzeln aus der bionischen Vorrichtung (1) entnehm- und/oder waschbar ist.Device according to one of the Claims 1 until 6 , characterized in that the filter element (3) with the mesh or pore-shaped filter structure (5) can be individually removed from the bionic device (1) and/or washed. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die maschen- oder porenförmige Filterstruktur (5) des Filterelements (3) 20µm bis 500µm, vorteilhaft 50 µm bis 100 µm große Öffnungen aufweist.Device according to one of the Claims 1 until 7 , characterized in that the mesh- or pore-shaped filter structure (5) of the filter element (3) has openings 20 µm to 500 µm, advantageously 50 µm to 100 µm in size. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (3) mit der Filterstruktur (5) aus Edelstahl besteht und/oder ein Kunststoffgewebe umfasst, wobei das Filterelement (3) und die Filterstruktur (5) aus denselben oder aus unterschiedlichen Materialien bestehen.Device according to one of the Claims 1 until 8 , characterized in that the filter element (3) with the filter structure (5) consists of stainless steel and/or comprises a plastic fabric, wherein the filter element (3) and the filter structure (5) consist of the same or different materials. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass über einen Mehrwegeablauf das Fluid über einen Filtratablauf (13) und/oder das Retentat über einen Retentatablauf (14) periodisch oder kontinuierlich aus der bionischen Vorrichtung (1) ableitbar oder entnehmbar sind.Device according to one of the Claims 1 until 9 , characterized in that the fluid via a filtrate outlet (13) and/or the retentate via a retentate outlet (14) can be periodically or continuously drained or removed from the bionic device (1) via a multi-way outlet. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Retentat in einem Behälter (7) auffangbar und aus dem Behälter (7) entnehmbar ist.Device according to one of the Claims 1 until 10 , characterized in that the retentate can be collected in a container (7) and removed from the container (7). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die bionische Vorrichtung (1) eine analoge oder digitale Steuermechanik (8) aufweist.Device according to one of the Claims 1 until 11 , characterized in that the bionic device (1) has an analog or digital control mechanism (8). Vorrichtung nach einem der Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermechanik (8) eine Ableitung der Feststoffe aus dem Bereich des Filterelements (3) oder eine Rückströmung, insbesondere zur Reinigung des Filterelements (3) regelt.Device according to one of the claim 12 , characterized in that the control mechanism (8) regulates a discharge of the solids from the area of the filter element (3) or a backflow, in particular for cleaning the filter element (3). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammer (11) mit dem Gehäuse (2) und/oder mit dem Filterelement (3) mittels Flanschverbindungen (9) befestigt ist.Device according to one of the Claims 3 until 13 , characterized in that the pre-chamber (11) is fastened to the housing (2) and/or to the filter element (3) by means of flange connections (9). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammer (11) mit dem Gehäuse (2) und/oder mit dem Filterelement (3) mindestens zweitteilig ausgestaltet ist.Device according to one of the Claims 3 until 14 , characterized in that the pre-chamber (11) is designed in at least two parts with the housing (2) and/or with the filter element (3). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammer (11) mit dem Gehäuse (2) einstückig ausgebildet ist.Device according to one of the Claims 3 until 15 , characterized in that the pre-chamber (11) is formed integrally with the housing (2). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere bionische Vorrichtungen (1) oder Filterelemente (3) in Serie hintereinander angeordnet sind.Device according to one of the Claims 1 until 16 , characterized in that several bionic devices (1) or filter elements (3) are arranged in series one behind the other. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die bionische Vorrichtung (1) eine Entlüftung (12) und/oder einen Siphon (10) aufweist.Device according to one of the Claims 1 until 17 , characterized in that the bionic device (1) has a vent (12) and/or a siphon (10). Verfahren zur Abtrennung von Feststoffen aus einem Fluid mittels einer bionischen Vorrichtung (1), die aus mindestens einem Gehäuse(2) und/oder mindestens einem Filterelement (3) besteht, wobei das Fluid einenends über eine Eintrittsöffnung (4) in das Gehäuse (2) und/oder das Filterelement (3) eintritt und anderenends die Feststoffe als Retentat durch eine zirkuläre Strömung innerhalb des Filterelements (3) angereichert werden und zentral im Bereich des Filterelements (3) ableitbar oder entnehmbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) und/oder das Filterelement (3) zur Erzeugung der zirkulären Strömung zumindest teilweise konisch ausgestaltet sind, wobei das Filterelement (3) zumindest teilweise eine maschen- oder porenförmige Filterstruktur (5) aufweist und das Fluid lateral durch die maschen- oder porenförmige Filterstruktur (5) des Filterelements austritt,Method for separating solids from a fluid using a bionic device (1) which consists of at least one housing (2) and/or at least one filter element (3), wherein the fluid enters the housing (2) and/or the filter element (3) at one end via an inlet opening (4) and at the other end the solids are enriched as retentate by a circular flow within the filter element (3) and can be drained or removed centrally in the area of the filter element (3), characterized in that the housing (2) and/or the filter element (3) are at least partially conical in design to generate the circular flow, wherein the filter element (3) at least partially has a mesh or pore-shaped filter structure (5) and the fluid exits laterally through the mesh or pore-shaped filter structure (5) of the filter element, Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungswinkel (6) des Gehäuses (2) und/oder Filterelements (3) gegenüber der Eintrittsöffnung (4) weniger als α = << 90°, vorteilhaft weniger im Bereich von α = << 40°, besonders vorteilhaft weniger im Bereich von α = << 20° beträgt.procedure according to claim 19 , characterized in that the opening angle (6) of the housing (2) and/or filter element (3) relative to the inlet opening (4) is less than α = << 90°, advantageously less in the range of α = << 40°, particularly advantageously less in the range of α = << 20°. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömung des Fluids mit den Feststoffen rotierend und/oder helikal entlang der Filterstruktur (5) innerhalb des Filterelements (3) erfolgt.Method according to one of the Claims 19 or 20 , characterized in that the flow of the fluid with the solids occurs rotatingly and/or helically along the filter structure (5) within the filter element (3). Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das das Fluid und/oder das Retentat periodisch oder kontinuierlich aus der bionischen Vorrichtung (1) ableitbar oder entnehmbar ist.Method according to one of the Claims 19 until 21 , characterized in that the fluid and/or the retentate can be drained or removed periodically or continuously from the bionic device (1). Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine analoge oder digitale Steuermechanik (8) eine Ableitung der Feststoffe aus dem Bereich des Filterelements (3) oder eine Rückströmung der Feststoffe, insbesondere zur Reinigung des Filterelements (3) erfolgt.Method according to one of the Claims 19 until 22 , characterized in that an analogue or digital control mechanism (8) is used to drain the solids from the area of the filter element (3) or to allow the solids to flow back, in particular for cleaning the filter element (3). Verwendung einer bionischen Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 19 in der Gewässersanierung, Abwasser- und Lebensmittelaufbereitung, insbesondere zur Entfernung von Mikroplastik aus dem Abwasser von Spül- oder Waschmaschinen.Use of a bionic device (1) according to one of the Claims 1 until 19 in water remediation, wastewater and food processing, especially for the removal of microplastics from the wastewater of dishwashers or washing machines.
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