DE2536494A1

DE2536494A1 - Hohlfasermodul

Info

Publication number: DE2536494A1
Application number: DE19752536494
Authority: DE
Inventors: Heinrich Boden; Wulf Von Dr Bonin; Frank-Christian Dr Werner
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1975-08-16
Filing date: 1975-08-16
Publication date: 1977-02-24

Description

Hohlfasermodul Hohlfasermoduln als Trennorgan für osomotische Trennverfahren sind bekannt.
Entweder tritt das Permeat an der äußeren, bevorzugt jedoch aus Gründen der Druckstabilität der Hohlfasern an der inneren Mantelfläche der Hohlfasern aus.
Verbreitet ist eine Ausführungsform, die aus einem Bündel im wesentlichen parallel liegender Hohlfasern besteht, die sich in einem Druckrohr befinden und von der zu reinigenden Phase umspült werden, während die Enden des Hohlfaserbündels in eine als Abdichtung gegen den Druckraum dienende Verklebungsharzmasse eingebettet sind. Durch Anschneiden der Verklebungsstelle sind die Hohlfasern an diesem Ende geöffnet, so daß hier das Permeat austreten kann. Durch geeignete konstruktive Auslegung können solche Hohlfaserbündel auch als zusammengefaßte Einheit in das Druckrohr einsetzbar und herausnehmbar gestaltet werden, etwa in Analogie zum bekannten Autoklavenbau, wo der Autoklavendeckel, der in den Autoklaven hineinragende Vorrichtungen trägt, ebenfalls leicht remontierbar sein kann. In Analogie wäre hierbei der Autoklav als Druckrohr zu sehen und der Deckel als Verklebungsstelle der Hohlfasern mit ggfs. den nötigen Produkteinlaß- und -auslaßvorrichtungen. Entsprechende Konstruktionen sind z.B. in der DOS 24 000 20 beschrieben, sinngemäß sind jedoch eine Vielzahl anderer Möglichkeiten in Betracht zu ziehen.
In einer weiteren bekannt gewordenen Ausführungsform werden gewebte oder gewirkte Hohlfasermatten um einen durchlässigen Kern spiralig in der Weise aufgewickelt, daß jede einzelne Hohlfaser eine Spirale längs des Kernes bildet, der hierbei die Achse dieser Spirale darstellt.
Beide geschilderten Anordnungsformen der Hohlfasern führen zu Moduln, bei denen die einzelnen Hohlfasern untereinander erhebliche Parallelität in den einzelnen Lagen aufweisen, im ersten Falle liegen alle Hohlfasern parallel, im zweiten Falle etwa die eine Hälfte als Rechtsspirale, die zweite als Linksspirale, aber auch hier liegen die Hohlfasern über die ganze Modullänge und die ganze Faserlänge im wesentlichen parallel.
Bei parallel liegenden Hohlfasern ist jedoch die Gefahr einer zu geringen strömungsmäßigen Durchwirbelung des die Fasern umgebenden Mediums zu befürchten und damit die Möglichkeit einer Konzentrationspolarisation des Moduls mit dadurch verringerter Leistungsfähigkeit.
Erfindungsgemäß wird eine Hohlfaseranordnung vorgeschlagen, in der die Hohlfasern sowohl in ihrer Gesamtlänge wie auch in sehr kleinen Teilbereichen ihrer Gesamtlänge nicht mehr parallel liegen und Anlaß zu strömungstoten Bereichen im umgebenden Medium geben, so daß in dieser Anordnung die Hohlfasern ein Optimum an Verwirbelung des sie umströmenden Mediums herbeiführen.
Gegenstand der Erfindung ist ein Hohlfasermodul für osmotische Trennverfahren, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Hohl fasern um einen axialen Kern in Form von Zickzackbändern, Spiralen oder Wendeln so angeordnet sind, daß die Vielzahl der im wesentlichen parallelen Mittelachsen dieser Zickzackbänder, Spiralen oder Wendeln im wesentlichen parallel zum erstgenannten axialen Kern verlaufen.
Der axiale Kern stellt vorzugsweise ein durchbrochenes Rohr dar, durch das die zu behandelnde Gas- oder Flüssigphase in den Modul ein- oder ausströmt, dabei die um den axialen Kern angeordneten Hohlfasern umspült und an der Peripherie der Hohlfaseranordnung ein- oder ausgebracht wird.
Die Zickzackbänder, Spiralen oder Wendeln können aus einer oder mehreren Hohlfasern, die gegebenenfalls selber noch gewellt oder gewendelt sein können, gebildet werden.
Die Zickzackbänder, Spiralen oder Wendeln aus den Hohlfasern können beidseitig offene Hohlfaserenden besitzen oder einseitig miteinander wie die Schenkel eines U-Rohres kommunizieren, wobei dann sich vorzugsweise die offenen Enden der Wendelpaare jeweils alle auf einer Seite des Moduls annähernd in einer Schnittebene befinden.
Die Zickzackbänder, Spiralen oder Wendeln aus Hohlfasern sind zweckmäßigerweise annähernd rotationssymmetrisch um den axialen Kern angeordnet.
Die offenen Enden der Hohlfasern sind, wie gegebenenfalls auch die geschlossenen Enden an den Umlenkstellen der U-Rohr-artig verbundenen Wendeln, in eine Verklebungs- bzw. Dichtungsharzmasse eingebettet, die sie gegen die die Hohlfasern umspülende Gas- oder Flüssigphase abschirmt, so daß eine Permeatentnahme an den offenen Hohlfaserenden erfolgen kann, Zweckmäßigerweise wird der Hohlfasermodul als zylindrische Ausweckselpatrone ausgebildet, die in ein als wiederverwendbare Hülse ausgebildetes Druckrohr eingesetzt wird, wobei die Verklebungsstellen der Hohlfaserenden zumindest teilweise eine Deckelfunktion übernehmen.
Die Herstellung solcher Hohlfaseranordnungen ist technisch einfach zu realisieren, dadurch, daß man z.B. einen Wirkstrumpf, wie er an Rundstrickmaschinen leicht und ohne große mechanische Belastung des Fadens herstellbar ist, um den beschriebenen durchlässigen Kern des Moduls herum aufwickelt. Hierbei wird die Wickelrichtung des Wirkstrumpfes so gewählt, daß der Fadenlauf in diesem Gewirke annähernd parallel zur Wickelachse bleibt.
Durch diese Operation kommen die Einzelfäden, die im verwendeten Wirkstrumpf etwa die Form von sinusartigen Zickzackbändern bzw. ineinander verschlungenen Wendeln haben können, in eine zur Wickelachse annähernd parallele Zickzack- bzw.
Wendellage. Durch verschieden kräftigen Wickelzug kann die Packungsdichte gesteuert werden, durch die beim Wickeln automatisch erfolgenden Umfangsveränderungen des Wickels ist eine völlige Parallellage von derartigen Wendeln nahezu ausgeschlossen, was sich außerdem auch noch durch die Zickzackform des Einzelfadens weiterhin ausschließt.
In einer besonderen Ausführungsform kann man auch solche Gewirke bzw. Wirkstrümpfe verwenden, die eine oder mehrere Laufmaschen aufweisen. Dort wo eine Laufmasche besteht, geht die ursprüngliche Zickzackform der Hohlfaser für eine durch die Breite des Laufmaschenteils bestimmte Länge in einen quasi linearen Abschnitt über, an den sich ggfs. wieder der sinus- oder zickzackartige Fadenlauf anschließen kann. Wenn man an den Gebieten solcher Parallellagen der Fasern die Verklebung des Wickels vornimmt und anschließend die öffnung der Hohlfaserenden durch einen Schnitt realisiert, dann treten hier die Hohlfasern senkrecht zur Schnittebene aus.
Der fertige Wickel kann durch ein Netz, Vernähen oder gegebenenfalls Wärmeschock fixiert werden. Der Wickel kann jetzt oder während des Wickelns an den Enden und/oder mittig und/ oder segmentartig mit dem Verklebunqsharz getränkt, dieses gehärtet und dann durch Schneideprozesse das Öffnen der Hohlfaserenden oder deren Ablängung vorgenommen werden.

Claims

AnsprUche

1. Hohlfasermodul für osmotische Trennverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlfasern um einen axialen Kern in Form von Zickzackbändern, Spiralen oder Wendeln so angeordnet sind, daß die Vielzahl der im wesentlichen parallelen Mittelachsen dieser Zickzackbänder, Spiralen oder Wendeln im wesentlichen parallel zum erstgenannten axialen Kern verlaufen.

2. Hohlfasermodul gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Kern ein durchbrochenes Rohr darstellt, durch das die zu behandelnde Gas- oder Flüssigphase in den Modul ein-oder ausströmt, dabei die um den axialen Kern angeordneten Hohlfasern umspült und an der Peripherie der Hohlfaseranordnung aus oder eingebracht wird.

3. Hohlfasermodul gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zickzackbänder, Spiralen oder Wendeln aus einer oder mehreren Hohlfasern gebildet werden.

4. Hohlfasermodul gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zickzackbänder, Spiralen oder Wendeln jeweils beidseitig offene Hohlfaserenden besitzen.

5. Hohlfasermodul gemäß Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils mindestens zwei der Zickzackbänder, Spiralen oder Wendeln einseitig miteinander kommunizieren, wie die Schenkel eines U-Rohres und daß sich die offenen Seiten dieser Wendel-Paare jeweils alle auf einer Seite des Moduls in annähernd einer Schnittebene befinden.

6. Hohlfasermodul gemäß Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl der aus den Hohlfasern gebildeten, im wesentlichen parallel zum axialen Kern angeordneten Zickzackbänder, Spiralen oder Wendeln annähernd rotationssymmetrisch zu diesem angeordnet sind.

7. Hohlfasermodul gemäß Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Permeat an den durch eine Dichtungsmasse von der zu behandelnden Gas- oder Flüssigphase abgeschirmten offenen Hohlfaserenden abgenommen wird.

8. Hohlfasermodul gemäß Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß er als auswechselbare Patrone in ein als wiederverwendbare Hülse ausgebildetes Druckrohr eingesetzt wird.