DE2850663A1

DE2850663A1 - Geraet zur durchfuehrung der umkehrosmose (ii)

Info

Publication number: DE2850663A1
Application number: DE19782850663
Authority: DE
Inventors: Nichtnennung Beantragt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-11-22
Filing date: 1978-11-22
Publication date: 1980-06-04

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur teil-
-weisen Trennung flüssiger Lösungen nach dem Prinzip der Umkehrosmose nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE.OS 2708311 bekannt. Die zu reinigende Flüssigkeit, z. B. Seewasser, wird mittels einer Pumpe beim Ansaughub in eine erste Pumpenkammer angesaugt und während des folgenden Druckerzeugungshubes aus der ersten Pumpenkammer in eine eine semipermeable Membran enthaltende Membrankammer gepreßt.
Rückschlagventile verhindern während des Ansaughubes ein Ansaugen aus der Membrankammer und während des Druckerzeugungshubes ein Zurückfließen über die Ansaugleitung, Der in der Membrankammer erzeugte Druck muß über dem osmotischen Druck liegen, damit Flüssigkeit durch die semipermeable Membran hindurchtreten kann. Über ein steuerbares Durchlaßventil ist die Membrankammer mit der zweiten Pumpenkammer verbunden und die zweite Pumpenkammer über ein Auslaßventil mit der Austrittsöffnung. Während des Ansaughubes ist das Auslaßventil geöffnet und die in der zweiten Pumpenkammer vorhandene Flüssigkeit wird nach außen verdrängt. Das Durchlaßventil ist dagegen während des Druckerzeugungshubes geöffnet, sodaß Flüssigkeit aus der Membrankammer in die zweite Pumpenkammer gelangt.
Der Querschnitt der zweiten Pumpenkammer ist um den Querschnitt der Kolbenstange kleiner als der Querschnitt der ersten Kammer. Durch das Verhältnis der Querschnittsflächen der beiden Kammern wird der erzeugte Druck in der Membrankammer bestimmt, sodaß eine besondere Druckregulierung nicht erforderlich ist.
Bei diesem Gerät herrscht in der Membrankammer immer ein gewisser Druck, von den die membran auch beaufschlagt wird.
Hierdurch werden ;lagerngen auf der membran begünstigt, sodaß die Reinigungsleistung mit der Dauer des Gebrauchs abnimmt.
Aufgabe der erfindung ist es, unter Schaffung eines vereinfachsten Atifbaues der bekannten Vorrichtung hinsichtlich der Ventilstetierung ein Gerät zu konzipieren, bei dem durch eine äußerst wirksame Spülung der Membrankammer Ablagerungen auf der Membran vermieden bzw. sogar bestehende weggespült werden. Erreicht wird dies durch die in den Kennzeichen der Ansprüche 1 bis 7 gekennzeichnete Erfindung.
Während bei der bekannten Anordnung während des Druckerzeugungshubes Konzentrat aus der Membrankammer abgeführt wird, das durch neue Lösung ersetzt werden muß, geht die vorliegende Erfindung einen anderen Weg. Während des Druckerzeugungshubes wird nur so viel frische Lösung unter Druck der Membrankammer zugefügt wie in dem gleichen Zeitraum gereinigt die Membran durchdringen kann. Während des folgenden Hutes wird die Membrankammer entlastet und eine bestimmte Menge frischer Lösung kann die Membrankammer als Spülflüssigkeit durchströmen. Dies ist besonders dann zweckmäßig, wenn größere bzw. unbeschränkte Mengen an Lösung zur Verfügung stehen, wie dies bei der Entsalzung von Meerwasser der Fall ist. U.U. kann ein Mehrfaches des Inhaltes der Membrankammer zur Spülung verwendet werden. Die Reinigung der Membran wird durch das gleichzeitige Rückströmen bereits gereinigter Flüssigkeit noch wesentlich unterstützt.
Es sei noch erwähnt, daß die Erfindung nicht nur für Kolbenpumpen sondern auch für Membranpumpen geeignet ist.
Auch kann eine der Pumpen als Membranpumpe (z.B. die Hochdruckpumpe) und die andere als Kolbenpumpe ausgeführt sein.
Besonders zweckmäßig ist es, das Auslaßventil innerhalb der Betätigungsstange gemäß dem Kennzeichen des Anspruches 4 anzuordnen. Besonders verteilhaft läßt sich diese Ventilausbildung auch bei mehrstüfigen Vorrichtungen verwenden.
Die Fig. 1 bis 4 zeigen schematische Ausführungsbeispiele der Erfindung.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung mit getrennten Spül- und Druckerzeugungskolben, die miteinander verbunden sind.
Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung, bei der das Auslaßventil innerhalb der Kolbenstange angeordnet ist. Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung mit parallelliegenden Kolben, die mechanisch derart miteinander verbunden sind, daß sie gleichzeitig bewegt werden. Fig. 4 zeigt eine zweistufige Vorrichtung, die aus dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel entstanden ist.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in einem Gehäuse (1) eine Membrankammer (2) mit einer semipermeablen Membran (3) und eine Pumpe (4) mit einem Spülkolben (5) und einem Druckerzeugungskolben (6) enthalten, welch letzterer gleichzeitig Verbindungsstänge zu dem Spülkolben (5) ist. Die Kolben (5) und (6) werden über eine Be@@@igungsstange (7) in Bewegung gesetzt Bei Bewegung der Kolben in Richtung des Pfeiles (8) wird über die Ansaugleitung (9) und der Ansaugventil (10) die zu reinigende Flüssigkeit über die Eintrittsöffnung (11) in die Spülpumpenkammer (12) angesaugt. Gleichzeitig wird mittels des Druckerzeug@@gskelbens (6) der Druck in der Memb@ankammer (9f über den osmotischen Druck dadurch erhöht, daß die Flüssigkeit @@@ der Druckpumpenkammer (14) in die Membrankammer (2) g@preßt wird. Somit muß Flüssigkeit durch die Membran (3) hindurchtreten. Aus der Membrankammer kann die gereinigte Flüssigkeit, das Permeat, aus der Austrittsöffnung 13) ausflie@en. Die Druckpumpeakammer (14) ist über die Leitung (15i mit der Membrankammer (2) verbunden. In der dargestellten Ausfuhrungsbeispiel ist an diese Heitung (@@) da@ Auslaßventil (16), das ins Abhängigkeit i: von ^ - Bewegung der Pumpenkolben (5) und (6) gesteuert wird, angeschlossen. Bei geöffnetem Auslaßventil (16) kann an der Austrittsöffnung (17) Konzentrat bzw. Spülflüssigkeit austreten. Während der Kolbenbewegung in Richtung des Pfeiles (8) ist das Auslaßventil (16) geschlossen. Die rückwärtige Kammer (18) der Spülpumpe ist über die Leitung (19) ständig entlüftet.
Während des folgenden Hubes der Kolben (5) und () in Richtung des Pfeiles (20) ist das Auslaßventil (16) geöffnet. Die aus der Spülpumpenkammer (12) von dem Spülkolben (5) verdrängte Flüssigkeit gelangt über die Leitung (21) und das Rückschlagventil (22) in die Membrnkammer (2).
Da das Auslaßventil (16) geöffnet ist, kann sich kein Druck aufbauen; die Flüssigkeit durchströmt die Membrankammer und tritt mit Ausnahma derjenigen Menge, die von der Druckpumpenkammer (14) aufgenommen wird, an der Austrittsöffnung (17) aus. Ablagerungen auf der Membran (3) werden weggespült. Durch ein Rückfließen des Permeats wird diese Reinigungswirkung noch unterstützt, da hierdurch auch die Poren gereinigt werden Nach Beendigung der Kolbenbewegung in Richtung des Pfeiles (20) endet die Durchspülung aer Membrankammer (2).
iiiitxir'i Das Ventil (165 wird geschlossen und mit dem folw genden Ansaughub beginnt ein neuer umpentakt.
Fig. 2 zeigt eine Variante des in Fi 1 dargestellten Ausführungsbeispieles0 Besonders in dar Ausbildung der Pumpe (39) und in der Anordnung des Auslaßventils inS31 halb des Pumpenkolbens weicht diese Ausführung von Fig.1 ab.
Der Kolben (30) mit dem Kolbenschaft (31) ist auf der Betätigungsstange (32) axial verschiebbar gelagert. Bei Bewegung der Betätigungsstange (32; in Richtung des Pfeiles(8)liegt die Dichtfläche (33) der Stange (32) an der Dichtkante (34) des Kolbens (30) fest an und nimmt den Kolben mit in Richtung des Pfeiles (8). Während dieser Bewegung bleiben Diohtkante (34) und Dichtfläche (33) aufeinander gepreßt, sodaß das Auslaßventil (35), das von diesen beiden Elementen gebildet wird, geschlossen ist. Die Verbindung zwischen der Druckpumpenkammer (36) über die Leitung (37) zu dem Raum (38) innerhaln des Kolbens (30) und damit über die innerhalb der Betätigungsstange (32) angeordneten Leitung (39) zu der Austrittsöffnung (40) ist somit unterbrochen. Die in der Druckpumpenkammer (36) befindliche Flüssigkeit wird übet die Leitung (41) in die teinbrankammer (2) gepreßt, sodaß hier ein über dem osmotischen Druck liegender Wert erreicht wird und die eingepreßte Menge an Flüssigkeit die semipermeable Membran durchtritt.
Während des folgenden Spülhubes, (1. h. der Kolben wird in Richtung des Pfeiles (20) bewegt, wird das Auslaßventil (35) geöffnet und die aus der Spülpumpenkammer (12) über die Leitung(21) In die IvIembrankammer (2) gepreßte Flüssigkeit fließt, wie bei Fig. 1 beschrieben, durch die Membrankammer und tritt über die Leitung (41), das offene Auslaßventil (35), die Leitung (39) bei der Austrittsöffnung (40) aus dem Gehäuse.
Die Ausführungsform nach Fig. 3 unterscheidet sich von der nach Fig. 2 dadurch, daß Spülkolben und Druckerzeugungskolben nicht hintereinander sondern parallel zueinander angeordnet sind. Die Betätigungsstange (45) wirkt mittelbar auf den Druckerzeugungskolben (46) während der Spülkolben (47) über die Pleuelstange (51) und die Gelenke (52) mit der Betätigungsstange (45) verbunden ist. Die rückwärtige Kammer (48) der Druckpumpe ist über die Leitung (49) ständig entlüftet. In ähnlicher Weise wird auch der rückwärtige Raum (50) des Spülkolbens (47) ständig ent- bzvo belüftet.
Fig. 4 zeigt eine zweistufige Ausführungsform der in Fig.2 dargestellten Anordnung. Die Teile der ersten Stufe, soweit sie mit denen der Fig. 2 übereinstimmen, sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Während des Ansaughubes-- Bewegung der Betätigungsstange in Richtung des Pfeiles (8) - wird in der ersten Stufe Flüssigkeit in die Spülpumpenkammer (12) angesaugt und die in der Druckpumpenkammer (36) befindliche Flüssigkeit in die Membrankammer (2) gepreßt. Wer.z er erzeugte Druck größer als der osmotische wird, tritt Flüssigkeit durch die Membran (3) und wird über die Leitung (109) und das Ventil (110) in Spülpumpenkammer (112) der zweiten Stufe angesaugt. Gleichzeitig wird von dem Kolben (130) die Flüssigkeit in dem »ruckpumpenraum (136) über die Leitung (141) in die Membrankammer (102) gepreßt. Auch hier tritt bei Überschreiten des osmotischen Druckes gereinigte Flüssigkeit durch die Membran (103), de das Gehäuse ei der Austrittsöffnung (113) verlassen kann. Während dieses Ans&ughubes ist auch das Auslaßventil (135) der zweiten Stu-Be geschlossen.
Während des folgenden Spülhubes der Kolben fließt in der ersten Stufe die Spülflüssigkeit aus der Spülpumpenkammer (12) über die Leitung (21) und das Ventil (22) in die Membrankammer (2) und weiter über die Leitung (41),die Druckpumpenkammer (36), die Leitung (37), durch das geöffnete Ventil (35), den Raum (38) und die Leitung (39) zur Austrittöffnung (40).
Gleichzeitig fließen in der zweiten Stufe die in der Spülpumpenkammer (112) befindliche Flüssigkeit über die Leitung (121), das Ventil (122) in die Membrankammer (102) und weiter über die Leitung (141), die Druckpumpenkammer (136), die Leitung (137), durch das geöffnete Ventil (135), den Raum (138) und die Leitungen (139) und (39) zur Austrittsöffnung (49).
L e e r s e i t e

Claims

Gerät zur Durchführung der Umkehrosmose Patentansprüche 1. Vorrichtung zur eilveisen Trennung flüssiger Lösungen nach dem Prinzip der Umkehrosmose, bestehend aus einer eine semipermeable Membran enthaltenden druckfesten Membrankammer, in der die angesaugte Lösung mittels einet Druckerzeugungspumpe auf einen Druck, der höher als der jeweilige osmotische Druck liegt, gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckerzeugungspumpe (6, 14 in Fig. 1); (30, 36 in Fig. 2); ( 46, 36 in Fig.3); (30, 36, 130, 136 in Fig. 4) an eine Auslaßleitung (15 in Fig. 1); (41, 37, 39 in Fig. 2 u. 3); (141, 137, 139in Fig. 4) über die in bekannter Weise das Konzentrat aus der Membrankammer (2) und über ein von der Druckerzeugungspumpe gesteuertes Auslaßventil nach außen abfließen kann, angeschlossen ist und der Druckerzeugungskolben mit einem einen größeren Durchmesser aufweisenden Spülkolben (5; 30; 47; 130) fest verbunden ist, wobei die Spülpumpenkammer (12) über eine an sich bekannte Ansaugleitung (9) und ein Rückschlagventil (10) mit der Eintrittsöffnung (11) für die Lösung und über eine Zwischenleitung (21) und ein Rückschlagventil (22) mit der Membrankammer verbunden ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Buslaßventil (35) zwischen der Druckpumpenkammer (36) und der Austrittsöffnung (40) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Druckpumpenkammer (36) und die Spülpumpenkammer (12) auf den beiden Seiten des Kolbens liegen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (30) auf der Kolbenstange verschiebbar angeordnet ist und das Auslaßventil (35) in Abhängigkeit von der Stellung des Kolbens gegenüber der Kolbenstange beeinflußt wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der verschiebbare Kolben und die Kolbenstange derart ausgebildet sind, daß an einem Bauteil eine Kante (34) und an dem anderen eine Dichtfläche(33) vorhanden sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckpumpe und die Spülpumpe getrennt voneinander zugeordnet sind, ihre Kolben jedoch mechanisch miteinadner verbunden sind.
7. Vorrrnchtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer zweistufigen Anordnung die Pumpen für beide Stufen miteinander verbunden sind.