DE4439982C2 - Device for filtering and separating in particular biologically organic flow media by means of filter elements designed in the manner of membrane cushions - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Filtern und Trennen von insbesondere biologisch organischen Strö­ mungsmedien durch Umkehrosmose sowie Mirko-, Ultra- und Nanofiltration mit einem druckdichten Gehäuse mit einem Einlaß für das Strömungsmedium und Auslässen für das Retentat sowie das Permeat und einer Mehrzahl im Gehäuse aufgenommener Stapel, bestehend aus einer Mehrzahl von­ einander beabstandeter Filterelemente, die nach Art eines Membrankissens ausgebildet sind, wobei die Stapel vom Strömungsmedium umflossen werden und im Gehäuse eine Mehrzahl dieser Stapel von Membrankissen hinter- oder nebeneinander angeordnet ist und wobei die Stapel hin­ tereinander und nebeneinander vom Strömungsmedium um­ flossen werden. The invention relates to a device for filtering and Separation of especially organic organic currents media through reverse osmosis as well as micro-, ultra- and Nanofiltration with a pressure-tight housing with a Inlet for the flow medium and outlets for the Retentate and the permeate and a majority in the housing picked stack consisting of a plurality of spaced-apart filter elements, which according to Art a membrane cushion are formed, the stack are flowed around by the flow medium and in the housing Most of these stacks of membrane cushions behind or is arranged side by side and with the stack facing to each other and next to each other around the flow medium be flowed.  

Eine Vorrichtung dieser Art ist bekannt (DE-PS 29 45 317). Diese bekannte Vorrichtung weist Stapel aus sich abwechselnden Abstandselementen und Membrankissen auf. Die Membrankissen zwischen den sie außen bildenden Mem­ branschichten bzw. Membranelementen weisen wenigstens eine aus Feingewebe bestehende Drainageschicht auf, um das Permeat zu einer Mittelöffnung leichter abführen zu können. Eine andere Vorrichtung ähnlicher Art ist bei­ spielsweise aus der DE-PS 37 15 183 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird das zu trennende Strömungs­ medium in einen Einlaß der Vorrichtung gegeben und um­ strömt dann in strenger Regelmäßigkeit das zwischen zwei Abstandselementen angeordnete Membrankissen abwechselnd von außen nach innen und dann von innen nach außen, bis es in angereicherter Form nach entsprechendem Umströmen aller Membrankissen die Vorrichtung als angereichertes Retentat verläßt. Die Abstandselemente sind dabei kreis­ scheibenförmig ausgebildet, das Membrankissen kann eben­ falls kreisscheibenförmig ausgebildet sein oder aber zur Annäherung an eine kreisförmige Fläche eine n-eckige Kontur aufweisen.A device of this type is known (DE-PS 29 45 317). This known device has stacks alternating spacers and membrane cushions. The membrane cushions between the membrane that forms them on the outside Brown layers or membrane elements have at least a drainage layer consisting of fine tissue in order to lead the permeate to a central opening more easily can. Another device of a similar type is shown in known for example from DE-PS 37 15 183. At this known device is the flow to be separated medium placed in an inlet of the device and around then flows in strict regularity between two Membrane cushions arranged alternately from the outside in and then from the inside out until it in enriched form after appropriate flow around of all membrane cushions the device as enriched Retentate leaves. The spacers are circular disc-shaped, the membrane cushion can even if circular disk-shaped or for Approaching a circular area an n-square Have a contour.

Die bekannte Vorrichtung liefert für bestimmte Anwen­ dungsfälle wie die Meerwasserentsalzung, d. h. zur Gewin­ nung von Trinkwasser aus Meerwasser, sehr gute Ergebnis­ se, wobei sich bei der bekannten Vorrichtung auch bei großen Filterelementenstapeln die Partialdruckdifferen­ zen des Strömungsmediums zwischen Zulauf und Ablauf in vertretbaren Grenzen halten.The known device provides for certain applications cases such as desalination, d. H. to win Drinking water from sea water, very good result se, with the known device also large filter element stacks the partial pressure differences zen of the flow medium between inlet and outlet in keep reasonable limits.

Wenn jedoch Strömungsmedien, beispielsweise Flüssig­ keiten mit sehr hohem Anteil an biologisch organischen und/oder auch anorganischen Inhaltsstoffen, getrennt werden sollen, kann sich dort nachteiligerweise jedoch sehr schnell ein Filterkuchen ausbilden, d. h. die In­ haltsstoffe setzen sich auf dem Membrankissen bzw. an den Stellen des Abstandselementes ab, in denen die Strö­ mungsgeschwindigkeit des Strömungsmediums niedriger als an sonstigen anderen Stellen der Vorrichtung ist, oder an den Vorsprüngen, die erhaben von den Oberflächen der Abstandselemente wegstehen. Die Folge ist, daß die Vor­ richtung ihre Trennwirksamkeit verliert und demontiert und gegebenenfalls auf aufwendige Weise gereinigt werden muß. Diese Prozedur ist nachteilig und regelmäßig auch nicht durchführbar, da für viele Anwendungen die Vor­ richtung nahezu wartungsfrei funktionieren muß, da eine Unterbrechung der Funktion der Vorrichtung für Reini­ gungs-, Wartungs- und Austauschzwecke mit schwerwiegen­ den ökologischen und wirtschaftlichen Folgen verbunden ist.However, if flow media, e.g. liquid with a very high proportion of organic organic and / or also inorganic ingredients, separately should be there, however, disadvantageously form a filter cake very quickly, d. H. the In  Ingredients sit on the membrane cushion or the locations of the spacer element in which the currents flow rate lower than elsewhere in the device, or on the protrusions raised from the surfaces of the Stand off spacers. The result is that the pre direction loses its separation efficiency and dismantled and optionally cleaned in a complex manner got to. This procedure is disadvantageous and regular too not feasible, because for many applications the pre direction must function almost maintenance-free, as a Interruption of the device function for Reini maintenance, maintenance and exchange purposes with serious linked to the ecological and economic consequences is.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrich­ tung der eingangs genannten Art zu schaffen, die in der Lage ist, Flüssigkeiten mit einem hohen biologisch or­ ganischen und/oder auch anorganischen Anteil an Inhalts­ stoffen zu trennen, wobei keine Ablagerungen in Form eines Filterkuchens während des Betriebes vonstatten gehen sollen, und wobei die Vorrichtung, falls es erfor­ derlich sein sollte, auf einfache Weise zu reinigen und zu warten ist und daß die Vorrichtung einfach und ko­ stengünstig herstellbar ist und ohne weiteres an den individuellen Belastungsgrad der zu trennenden Flüssig­ keiten angepaßt werden kann.It is an object of the present invention, a Vorrich tion of the type mentioned in the introduction Is capable of liquids with a high biological or ganic and / or inorganic content separate substances, leaving no deposits in the form a filter cake during operation should go, and the device, if necessary should be easy to clean and is to be maintained and that the device is simple and economical is inexpensive to manufacture and easily to the individual load level of the liquid to be separated speed can be adjusted.

Gelöst wird die Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß in den Membrankissen zwischen den diese jeweils begren­ zenden äußeren Membranelementen jeweils ein flächiges, nicht poröses Stabilisierungselement zur Schaffung einer hohen Eigenstabilität des Membrankissens angeordnet ist. The object is achieved according to the invention in that in the membrane cushions between them outer membrane elements each have a flat, non-porous stabilizing element to create a high inherent stability of the membrane cushion is arranged.  

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht im wesentlichen darin, daß durch die erfindungsgemäß vorge­ schlagene Anordnung der Stapel von voneinander beabstan­ deten Membrankissen innerhalb der Vorrichtung, d. h. in­ nerhalb des Gehäuses, quasi ein offener Kanal für das Strömungsmedium geschaffen wird, mit dem, anders als beim eingangs genannten Stand der Technik, extrem hohe Strömungsgeschwindigkeiten des Strömungsmediums zwischen dem Einlaß des Strömungsmediums und dem Auslaß des die Vorrichtung als Retentat verlassenden Strömungsmediums möglich sind und somit die Bildung von Ablagerungen bei­ spielsweise in Form eines Filterkuchens ausgeschlossen ist, da die Stapel von Membrankissen faktisch für das längskanalartig fließende Strömungsmedium keine Totzonen aufweisen und das Strömungsmedium quasi umlenkungsfrei vom Einlaß zum Auslaß der Vorrichtung strömen kann.The advantage of the device according to the invention is essential in that by the invention struck arrangement of stacks of beabstan from each other the membrane cushions within the device, d. H. in inside the case, an open channel for that Flow medium is created with which, other than with the prior art mentioned at the beginning, extremely high Flow velocities of the flow medium between the inlet of the flow medium and the outlet of the Device as a retentate leaving flow medium are possible and thus the formation of deposits excluded in the form of a filter cake, for example is because the stack of membrane pillows is actually for that flow medium flowing like a longitudinal channel no dead zones have and the flow medium quasi deflection can flow from the inlet to the outlet of the device.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagenen quasi offenen Kanäle für das Strömungsmedium sowie die totzonen- und umlen­ kungsfreie Strömungsführung gewährleistet eine Minimie­ rung des Druckverlustes der Vorrichtung.The quasi open channels proposed according to the invention for the flow medium as well as the dead zone and deflect flow control ensures minimization tion of the pressure loss of the device.

Je nach Art der verwendeten Werkstoffe, insbesondere der äußeren Membranelemente des Membrankissens, sind die Membrankissen mehr oder weniger stabil. Die flächigen Stabilisierungselemente verhindern, daß sich die Mem­ brankissen des Membrankissenstapels während des Betrie­ bes der Vorrichtung berühren, wodurch wiederum die Bildung von Ablagerungszellen von Inhaltstoffen des Strömungsmediums verhindert werden kann, so daß die Trennwirkung der Membrankissen fortwährend aufrechter­ halten bleibt. Depending on the type of materials used, especially the outer membrane elements of the membrane cushion, are the Membrane pillows more or less stable. The flat Stabilizing elements prevent the mem Brick pillow of the membrane pillow stack during operation touch bes the device, which in turn the Formation of deposition cells from ingredients of the Flow medium can be prevented, so that the Separating effect of the membrane cushions continuously upright lasts.  

Dabei ist es vorteilhaft, das Stabilisierungselement im umlaufenden Randbereich beidseitig angeschrägt auszu­ bilden, was einerseits zu einem besseren Anströmver­ halten des Strömungsmediums im Randbereich des Membran­ kissens führt und andererseits eine Beschädigung der äu­ ßeren Membranelemente des Membrankissens durch scharfe Kanten vermeidet.It is advantageous in the stabilizing element peripheral edge bevelled on both sides form what, on the one hand, leads to a better flow keep the flow medium in the edge area of the membrane kissens leads and on the other hand damage to the outside outer membrane elements of the membrane cushion by sharp Avoids edges.

Hinzukommender Vorteil eines solchen innerhalb des Mem­ brankissens angeordneten Stabilisierungselementes ist die dadurch zustande kommende Ausbildung eines Strö­ mungskanals mit beidseitig angeordneten Membranelemen­ ten. Damit verbunden ist eine Reduzierung des spezifi­ schen Energiebedarfs (Energiebedarf pro m³ Permeat) im Vergleich zu bisher bekannten Vorrichtungen möglich.Added advantage of such a stabilizing element arranged within the membrane pillow is the resultant formation of a flow channel with membrane elements arranged on both sides. This is associated with a reduction in the specific energy requirement (energy requirement per m ³ permeate) compared to previously known devices.

Das Stabilisierungselement ist vorteilhafterweise aus Kunststoff ausgebildet, grundsätzlich sind aber belie­ bige andere geeignete Materialien, beispielsweise Verbundwerkstoffe oder auch Metall geeignet. Die Wahl des Werkstoffs des Stabilisierungselements hängt im wesentlichen von der Art des Strömungsmediums bzw. des Drucks, bei dem die Vorrichtung in bezug auf das Strö­ mungsmedium betrieben wird, ab.The stabilizing element is advantageously made of Plastic formed, but are generally bige other suitable materials, for example Composite materials or metal suitable. The vote the material of the stabilizing element depends on essentially on the type of flow medium or Pressure at which the device is related to the flow medium is operated from.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, zur äußeren Beabstandung der Membrankissen streifenförmige Abstands­ elemente vorzusehen, obwohl es grundsätzlich auch möglich ist, jeweils um die Permeatabflußöffnungen der Membrankissen herum ringförmige Abstandselemente vorzu­ sehen. Ein streifenförmiges Abstanselement hat gegebe­ nenfalls den Vorteil, daß die Montage des Membrankissen­ stapels erleichtert wird.It has proven to be advantageous to the outside Spacing of the membrane cushions in the form of a strip elements to be provided, although it is basically also is possible, in each case around the permeate discharge openings Membrane cushions around annular spacers see. A strip-shaped spacer has given Neither the advantage that the assembly of the membrane cushion stack is facilitated.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung werden die Stapel jeweils von zwei die Stapel in sich einschließenden, im Außenquerschnitt im wesentlichen halbkreisförmigen Schalenelementen aufgenommen. Dadurch ist es möglich, die Stapel zwischen den Schalenelementen gewissermaßen aus voneinander beabstandeten Membrankis­ sen vorzukonfektionieren, so daß die Stapel lediglich im Gehäuse der Vorrichtung aneinandergesetzt zu werden brauchen, und zwar in bezug auf die Menge der Stapel in Abhängigkeit von dem Belastungsgrad der zu trennenden Flüssigkeit. According to an advantageous embodiment of the device the stacks of two each are the stacks in themselves enclosing, in the outer cross section essentially semicircular shell elements added. Thereby it is possible to place the stack between the shell elements to a certain extent from spaced-apart membrane chips sen prefabricated, so that the stack only in Housing of the device to be put together need, in terms of the amount of stacks in Dependent on the degree of stress of those to be separated Liquid.  

Um die Anzahl der Einzelteile der Vorrichtung auch unter dem Gesichtspunkt des Zieles einer möglichst kostengün­ stigen Bereitstellbarkeit gering zu halten, ist es vorteilhaft, daß wenigstens eines der Schalenelemente einen das Schalenelement in Längsrichtung durchquerenden Permeatabflußkanal aufweist, der mit Permeatabflußöff­ nungen, die in den Innenbodenbereich der Schalenelemente münden, verbunden ist. Durch die Ausgestaltung ist gewissermaßen der Permeatabflußkanal integral mit den Schalenelementen ausgebildet.To the number of items of the device also under the point of view of the goal of being as cost-effective as possible Keep availability low, it is advantageous that at least one of the shell elements one crossing the shell element in the longitudinal direction Permeate discharge channel, which with Permeateabflußöff openings in the inner floor area of the shell elements open, is connected. By design so to speak, the permeate drainage channel integral with the Shell elements formed.

Vorzugsweise ist der Innenquerschnitt der Schalenele­ mente im wesentlichen rechteckig ausgebildet und zwar mit derart gewählten Abmaßen, daß der Membranstapel kraftschlüssig zwischen zwei in bezug auf ihre Außenkon­ tur halbkreisförmigen Schalenelementen aufgenommen wird, d. h. die Membrankissen werden darin derart im Zusammen­ wirken mit den dazwischen angeordneten Abstandselementen aufgenommen, daß keine zusätzlichen Spannbolzen, die die Membrankissen und die Abstandselemente beim erwähnten Stand der Technik durchqueren, nötig sind.The inner cross section of the shell element is preferably elements formed essentially rectangular, namely with dimensions chosen such that the membrane stack frictional between two in relation to their outer con semicircular shell elements is added, d. H. the membrane cushions are put together in this way act with the spacers arranged in between added that no additional clamping bolts that the Membrane cushions and the spacers in the mentioned Cross the state of the art, are necessary.

Diese kraftschlüssige Aufnahme des Stapels aus Membran­ kissen sowie diese beabstandenden Abstandselementen zwischen den Schalenelementen kann vorteilhafterweise dadurch erreicht werden, daß die Schalenelemente unter Einschluß des jeweiligen Stapels durch Verbindungsmittel lösbar verbindbar sind, beispielsweise mittels einer Bolzen-Mutter-Verbindung.This positive connection of the stack of membrane pillow and these spacing spacers between the shell elements can advantageously can be achieved in that the shell elements under Inclusion of the respective stack by connecting means are releasably connectable, for example by means of a Bolt-nut connection.

Gemäß einer vorteilhaften weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung ist eine aus zwei miteinander verbundenen Schalenelementen gebildete Stapelschale mit einer benachbarten Stapelschale über eine in den Stapelschalen ausgebildete Renkverbindung lösbar verbindbar, d. h. die aneinandergesetzten Stapelschalen können somit auf ein­ fache Weise kraftschlüssig miteinander verbunden werden, wobei auch bei dieser Ausgestaltung einer Verbindung der Stapelschalen untereinander eine beliebige geeignete Menge an Stapelschalen aneinandergesetzt werden kann, und zwar in Abhängigkeit des Anteils der Inhaltsstoffe in der zutrennenden Flüssigkeit bzw. aufgrund anderer notwendiger Vorgaben für den mit der Vorrichtung zu erreichenden Trenngrad.According to an advantageous further embodiment of the Device is one of two interconnected Shell elements formed with a stacking shell neighboring stacking tray over one in the stacking tray trained bayonet connection releasably connectable, d. H. the  stacked trays can be placed on one another can be non-positively connected to each other, with this embodiment of a connection of the Stacking trays among each other any suitable Amount of stacking trays can be put together depending on the proportion of ingredients in the liquid to be separated or due to others necessary specifications for using the device reaching degree of separation.

Zwei benachbarte Stapelschalen können jeweils im ver­ bundenen Zustand mittels eines Verbindungsmittels lösbar gesichert werden, und zwar beispielsweise ebenfalls mittels einer Bolzen-Mutter-Verbindung. Diese Siche­ rungsmöglichkeit ermöglicht es auch, eine bestimmte Mehrzahl von Stapelschalen für den Einbau in das Gehäuse der Vorrichtung vollständig vorzukonfektionieren.Two adjacent stacking trays can each in ver bound state releasable by means of a connecting means secured, for example also by means of a bolt-nut connection. This safe possibility also enables a specific Multiple stacking trays for installation in the housing completely pre-assemble the device.

Das Abstandselement und/oder das Schalenelement können, obwohl beide Elemente grundsätzlich aus beliebigen geeigneten Werkstoffen hergestellt werden können, vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt werden, so daß diese Teile auf einfache und kostengünstige Weise beispielsweise in einem Spritzgußherstellungsschritt hergestellt werden können mit der Folge, daß diese als Massenprodukte kostengünstig bereitstellbar sind.The spacer element and / or the shell element can, although both elements are basically any suitable materials can be manufactured, preferably be made of plastic, so that these parts in a simple and inexpensive way for example in an injection molding manufacturing step can be produced with the result that these as Mass products can be provided inexpensively.

Als Kunststoff wird dabei vorzugsweise Polystyrol, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymere (ABS), Styrol- Acrylnitril-Copolymere (SAN) oder Luran verwendet.Polystyrene is preferably used as the plastic, Acrylonitrile-butadiene-styrene copolymers (ABS), styrene Acrylonitrile copolymers (SAN) or Luran are used.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die schema­ tischen Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispieles im einzelnen beschrieben. Darin zeigen: The invention will now be described with reference to the schematic table drawings using an exemplary embodiment described in detail. In it show:  

Fig. 1 in der Seitenansicht und teilweise im Schnitt eine Vorrichtung mit zwei Stapelschalen, in denen jeweils ein Stapel aus voneinander beabstandeten Membrankissen angeordnet wird, Fig. 1 is partially a device with two stacks of trays, each containing a stack of spaced-apart membrane cushions is arranged in the side view and in section,

Fig. 2 in der Ansicht quer zur Darstellung von Fig. 1 einen teilweisen Schnitt durch ein Schalenelement, Fig. 2 in a view transverse to the view of Fig. 1 a partial section through a shell element,

Fig. 3 eine Draufsicht auf das in Fig. 2 dargestellte Schalenelement, Fig. 3 is a plan view of that shown in Fig. 2 shell element,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch das in Fig. 3 dargestellte Schalenelement, Fig. 4 shows a longitudinal section through that shown in Fig. 3 shell element,

Fig. 5 eine Ansicht auf ein Schalenelement in der Ansicht von oben gemäß der Dar­ stellung von Fig. 1, Fig. 5 is a view of a shell element in the top view according to the Dar position of FIG. 1,

Fig. 6 in der Seitenansicht die Darstellung des Schalenelements gemäß Fig. 5, Fig. 6, in the side view the display of the tray member shown in FIG. 5

Fig. 7 einen schematischen Schnitt durch eine aus zwei Schalenelementen gebildete Stapelschale im in das Gehäuse einge­ brachten Zustand, Figure 7 is a schematic section turned. Through an opening formed of two shell elements in the stacking tray into the housing attached state,

Fig. 8 in der Ansicht quer zur Darstellung von Fig. 1 einen teilweisen Schnitt durch ein Schalenelement mit einge­ setztem Membrankissenstapel, wobei die Membrankissen über streifenförmige Abstandselemente voneinander beabstandet sind, unter darstelleri­ scher Weglassung einiger Membrankis­ sen, Fig. Transversely sen 8 in view illustration of FIG. 1 is a partial section through a shell element with inserted setztem membrane pad stack, wherein the membrane cushions are spaced apart from each other via strip shaped spacers under darstelleri shear omission of some Membrankis,

Fig. 9 eine Draufsicht auf ein Membrankissen, Fig. 9 is a plan view of a membrane cushion,

Fig. 10a eine Draufsicht auf ein Stabilisierungselement, das zwischen den äußeren Membranelementen des Membrankissens eingelegt ist, FIG. 10a is a plan view of a stabilizing element which is inserted between the outer membrane elements of the membrane pad,

Fig. 10b eine Seitenansicht des in Fig. 10a dargestellten Stabilisierungselements, Fig. 10b is a side view of the stabilization element shown in Fig. 10a,

Fig. 11a in der Draufsicht ein Abstandselement, FIG. 11a in the plan view of a spacer element

Fig. 11b in der Seitenansicht das Abstandselement gemäß Fig. 11a, Fig. 11b in the side view of the spacer according to Fig. 11a,

Fig. 12a in der Draufsicht eine andere Ausführungsform eines Abstandselements, FIG. 12a in the plan view of another embodiment of a spacer element

Fig. 12b eine Seitenansicht des in Fig. 12a dargestellten Abstandselements, Fig. 12b is a side view of the spacer shown in Fig. 12a,

Fig. 13a eine Seitenansicht eines Ablaufbolzens und FIG. 13a is a side view of a drain bolt, and

Fig. 13b eine Draufsicht des in Fig. 13a dargestellten Ablaufbolzens. Fig. 13b is a plan view of the drain bolt shown in Fig. 13a.

Die Vorrichtung 10 besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 11, das auf an sich bekannte Weise beidseitig mit Endelementen 110, 111 druckdicht über umlaufende Dichtungsmittel 112, 113, beispielsweise in Form soge­ nannter O-Ringe, gegenüber dem Gehäuse 11 verschlossen ist. Im Endelement 110 ist ein Einlaß 12 für das zur Vorrichtung 10 zuzuführende Strömungsmedium 15 vorgese­ hen. Im Endelement 111 ist ein Auslaß für das angerei­ cherte Strömungsmedium, das sogenannte Retentat, vorge­ sehen und ein Auslaß 14 für das Permeat. Die Endelemente 110, 111 werden über Ringelemente 114, 115, die ein Außengewinde haben, in ihrer Position im Gehäuse 11 gesichert, wobei das Gehäuse 11 an den betreffenden Stellen des Eingriffs der Ringelemente 114, 115 ein Innengewinde aufweist. Das Gehäuse 11 weist vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt auf, dieses ist jedoch nicht für alle Fälle zwingend.The device 10 essentially consists of a housing 11 , which is closed in a manner known per se on both sides with end elements 110 , 111 in a pressure-tight manner with respect to the housing 11 by means of circumferential sealing means 112 , 113 , for example in the form of so-called O-rings. In the end member 110 , an inlet 12 is hen hen for the flow medium 15 to be supplied to the device 10 . In the end element 111 , an outlet for the enriched flow medium, the so-called retentate, is easily seen and an outlet 14 for the permeate. The end members 110, 111 are secured by annular elements 114, 115, which have an external thread in its position in the housing 11, the housing 11 comprises at the respective positions of engagement of the ring members 114, 115 is internally threaded. The housing 11 preferably has a circular cross section, but this is not mandatory in all cases.

Im Gehäuse 11 ist eine Mehrzahl von Stapelschalen 27, 270 vorgesehen, wobei im Beispiel gemäß Fig. 2 zwei Stapelschalen 27, 270 vorgesehen sind. Es sei darauf hingewiesen, daß die Anzahl der Stapelschalen 27 pro Vorrichtung 10 beliebig in Abhängigkeit der Länge des Gehäuses 11 variiert werden kann, und zwar in Abhängig­ keit der Art der zu trennenden Flüssigkeit bzw. der Art und des Umfanges der darin enthaltenen organischen und/oder anorganischen Inhaltsstoffe.A plurality of stacking trays 27 , 270 is provided in the housing 11 , two stacking trays 27 , 270 being provided in the example according to FIG. 2. It should be noted that the number of stacking trays 27 per device 10 can be varied as a function of the length of the housing 11 , depending on the type of liquid to be separated or the type and extent of the organic and / or or inorganic ingredients.

Die Stapelschalen 27 sind alle identisch, so daß im folgenden lediglich eine Stapelschale 27 beschrieben wird. Eine Stapelschale 27 besteht aus zwei Schalenele­ menten 19, 20, vergleiche Fig. 7 und 8. Die Schalenele­ mente 19, 20 weisen einen im wesentlichen halbkreisför­ migen Außenquerschnitt auf. Der Innenquerschnitt der Schalenelemente 19, 20 ist im wesentlichen rechteckig ausgebildet, wobei zwei miteinander verbundene Schalen­ elemente 19, 20, vergleiche Fig. 7, einen annähernd quadratischen bzw. rechteckigen Innenquerschnitt auf­ weisen. Die Schalenelemente 19, 20 können mittels Verbindungsmitteln 26, beispielsweise mittels einer Bolzen-Mutter-Verbindung, lösbar verbunden werden. Zwei Schalenelemente 19, 20 schließen in sich kraftschlüssig einen Stapel 18 ein, der durch eine Mehrzahl von Ab­ standselementen 16, vergleiche die Fig. 8, gebildet wird und durch Membrankissen 17, die jeweils zwischen zwei Abstandselementen 16 angeordnet sind. Membrankissen 17 derart, wie sie in der Vorrichtung 10 zur Bildung des Stapels 18 zusammen mit den Abstandselementen 16 ver­ wendet werden, sind beispielsweise in der EP-B-0 129 663 beschrieben. Die gemäß der Erfindung in der Vorrichtung 10 verwendeten, an sich bekannten Membrankissen 17 weisen einen in dem vorerwähnten vorveröffentlichten Dokument beschriebenen bekannten Aufbau auf, so daß bezüglich des Aufbaus dieser Membrankissen 17 auf das vorerwähnte vorveröffentlichte Dokument verwiesen wird. Die bekannten Membrankissen 17 sind bei der Vorrichtung 10 jedoch dahingehend modifiziert, daß zwischen den das Membrankissen 17 äußerlich begrenzenden eigentlichen Membranelementen 170, 171 ein flächiges Stabilisierungs­ element 172 angeordnet ist. Das Stabilisierungselement 172, das aus Kunststoff, Metall oder einem beliebigen anderen Werkstoff bestehen kann, ist im umlaufenden Randbereich 173 beidseitig abgeschrägt ausgebildet, um für das Strömungsmedium 15 eine geeignetere Anströmkante zu bilden. Durch den hier verwendeten modifizierten Aufbau des Membrankissens 17 weist dieses eine hohe Eigenstabilität auf.The stacking trays 27 are all identical, so that only one stacking tray 27 is described below. A stacking bowl 27 consists of two Schalenele elements 19 , 20 , see FIGS . 7 and 8. The Schalenele elements 19 , 20 have a substantially semicircular outer cross section. The inner cross section of the shell elements 19 , 20 is essentially rectangular, two shell elements 19 , 20 connected to one another, see FIG. 7, having an approximately square or rectangular inner cross section. The shell elements 19 , 20 can be detachably connected by means of connecting means 26 , for example by means of a bolt-nut connection. Two shell elements 19, 20 close in to force fit a stack 18 a, by a plurality of Ab was elements 16, compare Fig. 8, is formed and arranged in each case between two spacer elements 16 by membrane pad 17. Membrane cushions 17 such as those used in the device 10 for forming the stack 18 together with the spacing elements 16 are described, for example, in EP-B-0 129 663. The membrane cushions 17 known per se used in the device 10 according to the invention have a known structure described in the aforementioned previously published document, so that reference is made to the aforementioned previously published document with regard to the structure of these membrane cushions 17 . The known membrane cushions 17 are modified in the device 10 such that a flat stabilizing element 172 is arranged between the actual membrane elements 170 , 171 which delimit the membrane cushion 17 externally. The stabilizing element 172 , which can be made of plastic, metal or any other material, is bevelled on both sides in the peripheral edge region 173 in order to form a more suitable leading edge for the flow medium 15 . Due to the modified structure of the membrane cushion 17 used here , it has a high degree of inherent stability.

Die Abstandselemente 16 weisen eine im wesentlichen streifenförmige Form auf, vergleiche Fig. 11 und 12. In Längsrichtung sind im Abstandselement 16 zwei voneinan­ der beabstandete Öffnungen 160, 161 vorgesehen. Das Abstandselement 16 selbst besteht vorteilhafterweise aus Gummi oder aus einem beliebigen geeigneten Kunststoff, vergleiche beispielsweise die Fig. 11a, b und 12a, b. Das Abstandselement weist Öffnungen 160, 161 auf, die sich mit den Permeatabflußöffnungen 174, 175 der Mem­ brankissen 17 decken, vergleiche auch Fig. 8. Das Abstandselement 16 hat dichtende Wirkung gegenüber zwei Membrankissen 17, zwischen denen es eingeschlossenen ist und legt den Abstand zwischen den beiden benachbarten Federelementen 17 entsprechend seiner Dicke fest. Im Zustand eines Stapels 18 aus Membrankissen 17 gemäß der Darstellung von Fig. 8 kann kein Strömungsmedium 15 zu den Permeatabflußlöchern 174, 175 aufgrund der dichten­ den Wirkung der Abstandselemente 16 gelangen.The spacer elements 16 have an essentially strip-like shape, compare FIGS. 11 and 12. In the longitudinal direction, two spaced apart openings 160 , 161 are provided in the spacer element 16 . The spacer element 16 itself is advantageously made of rubber or any suitable plastic, compare for example FIGS. 11a, b and 12a, b. The spacer has openings 160 , 161 , which coincide with the permeate drain openings 174 , 175 of the membrane cushion 17 , see also Fig. 8. The spacer 16 has a sealing effect against two membrane pads 17 , between which it is enclosed and the distance between the two adjacent spring elements 17 according to its thickness. In the state of a stack 18 of membrane pads 17 as shown in FIG. 8, no flow medium 15 can reach the permeate drain holes 174 , 175 due to the dense effect of the spacer elements 16 .

Die Permeatablauföffnungen 23, 24 in den Schalenelemen­ ten 19, 20, die in Längsrichtung einen gleichen Abstand voneinander haben wie die Öffnungen 160, 161 der Ab­ standselemente 16, münden in einen in Längsrichtung die Schalenelemente 19, 20 durchquerenden Permeatabflußkanal 22. Der in den Fig. 13a, b dargestellte Ablaufbolzen 164 durchquert, vergleiche Fig. 8, den gesamten Stapel 18 aus Membrankissen 17 und Abstandselementen 16. Der Ablaufbolzen 164 weist in axialer Richtung eine Mehrzahl von Permeatablaufrinnen 165 auf, über die das Permeat, das aus den Membrankissen 17, über deren Permeatablauf­ öffnungen 174, 175 austritt, abfließt und in die Per­ meatablauföffnungen 23, 24 der Schalenelemente 19, 20 eintritt.The permeate drain openings 23 , 24 in the shell elements 19 , 20 , which have the same distance from one another in the longitudinal direction as the openings 160 , 161 of the stand elements 16 , open into a shell elements 19 , 20 which cross the permeate discharge channel 22 in the longitudinal direction. In FIGS. 13a, b drain bolt 164 represented by crosses, compare Fig. 8, the entire stack 18 of membrane cushions 17 and distance elements 16. The drain bolt 164 has a plurality of permeate drainage channels 165 in the axial direction, via which the permeate, which flows out of the membrane cushions 17 , through which openings 174 , 175 emerge, permeates and enters the meat outlet openings 23 , 24 of the shell elements 19 , 20 .

Der vorbeschriebene Stapel 18 wird somit über die Verbindungsmittel 26 kraftschlüssig zwischen zwei Schalenelementen 19, 20 eingeschlossen, wobei im verbun­ denen Zustand der Schalenelemente 19, 20 gewährleistet ist, daß von den Membrankissen 17 das getrennte Permeat 17 stirnseitig aus den Permeataustrittsöffnungen der Membrankissen 17 über die Öffnung in 160, 161 der Abstandselemente 16, über die Permeatablaufrinnen 165 der Ablaufbolzen 164 und über die Permeatablauföffnungen 23, 24 der Schalenelemente 19, 20 ablaufen und im Permeatabflußkanal 22 gesammelt werden kann und von dort zum Auslaß 14 der Vorrichtung 10 geleitet werden kann.The above-described stack 18 is thus enclosed by the connecting means 26 force fit between two shell elements 19, 20, wherein in which state verbun of the shell elements 19, is ensured 20 that, of the membrane pad 17 that separate permeate 17 frontally from the Permeataustrittsöffnungen of the membrane pad 17 on the Opening in 160, 161 of the spacer elements 16 , via the permeate drainage channels 165 of the drainage bolts 164 and via the permeate drainage openings 23 , 24 of the shell elements 19 , 20 and can be collected in the permeate discharge channel 22 and from there to the outlet 14 of the device 10 .

Zwei benachbarte Stapelschalen 27, 270 gemäß dem vorge­ schriebenen Aufbau können jeweils über in den Stapel­ schalen 27, 270 ausgebildete Renkverbindungen 28 lösbar verbunden werden. Im verbundenen Zustand ist die Renk­ verbindung 28 zwischen zwei benachbarten Stapelschalen 27, 270 ebenfalls mittels eines Verbindungsmittels 19 lösbar verbindbar. Dieses Verbindungsmittel kann bei­ spielsweise aus einer Bolzen-Mutter-Verbindung bestehen, ähnlich wie das Verbindungsmittel 26 zwischen den beiden Schalenelementen 19, 20.Two adjacent stacking shells 27 , 270 according to the pre-specified structure can each be releasably connected in the stacking shells 27 , 270 formed bayonet connections 28 . In the connected state, the Renk connection 28 between two adjacent stacking shells 27 , 270 is also releasably connectable by means of a connecting means 19 . This connecting means can, for example, consist of a bolt-nut connection, similar to the connecting means 26 between the two shell elements 19 , 20 .

Die Abstandselemente 16 und/oder die Schalenelemente 19, 20 können aus Kunststoff, vorzugsweise aus spritzfähigem Kunststoff bestehen. Der Kunststoff kann Polystyrol, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymere (ABS), Styrol- Acrylnitril-Copolymere (SAN) oder aus Luran sein. Das Abstandselement 16 kann auch aus Gummi bestehen.The spacer elements 16 and / or the shell elements 19 , 20 can consist of plastic, preferably of sprayable plastic. The plastic can be polystyrene, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymers (ABS), styrene-acrylonitrile copolymers (SAN) or made of luran. The spacer 16 can also be made of rubber.

Zur bestimmungsgemäßen Funktion der Vorrichtung 10 wird eine bestimmte Menge an Stapelschalen 27 vorbereitet, und zwar auf die vorbeschriebene Weise. Die fertig vorbereiteten, d. h. vorkonfektionierten Stapelschalen 27 unter jeweiligem Einschluß des Stapels 18 aus Abstands­ elementen 16, Ablaufbolzen 164 und Filterelementen 17 werden dann über die Renkverbindung 28 jeweils zwischen zwei Stapelschalen 27, 270 verbunden und mittels des Verbindungsmittels 29 gesichert. Nachfolgend wird die miteinander verbundene Mehrzahl von Stapelschalen 27 in eine Öffnung des Gehäuses 11 eingeführt, wobei sicherge­ stellt wird, daß der Permeatabflußkanal 22 der Stapel­ schalen 27 untereinander druckdicht verbunden sind und von der letzten Stapelschale 27 in eine entsprechende Öffnung des die andere Gehäuseöffnung 111 abschließende Endelements 11 mündet. Nachfolgend wird das Gehäuse 11 durch das zweite Endelement 110 über das Ringelement 115 verschlossen, wobei sichergestellt ist, daß eine axiale Bewegung der Mehrzahl der miteinander verbundenen Stapelschalen 27 im Gehäuse 11 nicht möglich ist. Nachfolgend wird zum bestimmungsgemäßen Gebrauch das Strömungsmedium 15 in die Vorrichtung 10 geführt und umströmt quasi in Form eines offenen Kanals alle hin­ tereinander angeordneten Filterelemente 17 der jeweils hintereinander angeordneten Stapelschalen 27 bzw. der darin hintereinander angeordneten Stapel 18. Dadurch wird vom Einlaß 12 zum Auslaß 13 eine hohe Strömungsge­ schwindigkeit des Strömungsmediums 15 erreicht. Das Permeat, das von den Membrankissen 17 auf bekannte Weise geliefert wird, fließt über die Öffnungen 160, 161 bzw. die Permeatablauföffnungen 23, 24 der Schalenelemente 19, 20 zum Permeatabflußkanal 22 und von dort zum vorrichtungsseitigen Auslaß 14 und wird von dort einer weiteren Verwendung zugeführt.For the intended function of the device 10 , a certain amount of stacking trays 27 is prepared, in the manner described above. The fully prepared, ie pre-assembled stacking trays 27 , each including the stack 18 from spacing elements 16 , drain bolts 164 and filter elements 17 are then connected via the bayonet connection 28 between two stacking trays 27 , 270 and secured by means of the connecting means 29 . Subsequently, the interconnected plurality of stacking shells 27 is inserted into an opening in the housing 11 , making sure that the permeate drain channel 22 of the stacking shells 27 are connected to one another in a pressure-tight manner and from the last stacking shell 27 into a corresponding opening in the other housing opening 111 End element 11 opens. Subsequently, the housing 11 is closed by the second end element 110 via the ring element 115 , it being ensured that an axial movement of the plurality of interconnected stacking trays 27 in the housing 11 is not possible. Subsequently, the flow medium is passed into the device 10 15 for the intended use and flows around virtually in the form of an open channel all the way behind the other arranged filter elements 17 of the successively arranged respective receptacles 27 and therein arranged behind one another stack 18th As a result, a high speed of the flow medium 15 is reached from the inlet 12 to the outlet 13 . The permeate, which is supplied by the membrane cushion 17 in a known manner, flows via the openings 160 , 161 or the permeate discharge openings 23 , 24 of the shell elements 19 , 20 to the permeate discharge channel 22 and from there to the device-side outlet 14 and is used there from there for further use fed.

Claims (17)

1. Vorrichtung zum Filtern und Trennen von insbesondere biologisch organischen Strömungsmedien durch Umkehros­ mose sowie Mikro-, Ultra- und Nanofiltration mit einem druckdichten Gehäuse mit einem Einlaß für das Strö­ mungsmedium und Auslässen für das Retentat sowie das Permeat und einer Mehrzahl im Gehäuse aufgenommener Stapel, bestehend aus einer Mehrzahl voneinander beab­ standeter Filterelemente, die nach Art eines Membrankis­ sens ausgebildet sind, wobei die Stapel vom Strömungsme­ dium umflossen werden und im Gehäuse eine Mehrzahl die­ ser Stapel von Membrankissen hinter- oder nebeneinander angeordnet ist und wobei die Stapel hintereinander oder nebeneinander vom Strömungsmedium umflossen werden, dadurch gekennzeichnet, daß in den Membrankissen (17) zwischen den diese jeweils begrenzenden äußeren Membran­ elementen (170, 171) jeweils ein flächiges, nicht porö­ ses Stabilisierungselement (172) zur Schaffung einer hohen Eigenstabilität des Membrankissens (17) angeordnet ist.1.Device for filtering and separating, in particular, biologically organic flow media by reverse osmosis and micro-, ultra- and nanofiltration with a pressure-tight housing with an inlet for the flow medium and outlets for the retentate and the permeate and a plurality of stacks accommodated in the housing, Consisting of a plurality of spaced apart filter elements, which are designed in the manner of a membrane cis sens, the stack being flowed around by the flow medium and a plurality of these stacks of membrane cushions being arranged one behind the other or in the housing, and the stack being one behind the other or next to one another Flow medium are flowed around, characterized in that in the membrane cushion ( 17 ) between the respective outer membrane elements delimiting them ( 170 , 171 ) each have a flat, non-porous stabilizing element ( 172 ) to create a high inherent stability of the membrane cushion ( 17 ) is ordered. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stabilisierungselement (172) im umlaufenden Randbereich (173) beidseitig abgeschrägt ausgebildet ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the stabilizing element ( 172 ) in the peripheral edge region ( 173 ) is bevelled on both sides. 3. Vorrichtung nach einem oder beiden der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stabilisierungs­ element (172) aus Kunststoff besteht.3. Device according to one or both of claims 1 or 2, characterized in that the stabilizing element ( 172 ) consists of plastic. 4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur äußeren Beabstan­ dung der Membrankissen (17) streifenförmige Abstandsele­ mente (16) vorgesehen sind.4. The device according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that strip-shaped spacing elements ( 16 ) are provided for the outer Beabstan extension of the membrane cushion ( 17 ). 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die streifenförmigen Abstandselemente (16) dichtende Wirkung gegenüber einem Permeatabflußraum haben.5. The device according to claim 4, characterized in that the strip-shaped spacer elements ( 16 ) have a sealing effect against a permeate discharge space. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stapel (18) einen flachen, offe­ nen Rechteckausschnitt als Strömungsquerschnitt besit­ zen.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the stack ( 18 ) has a flat, open NEN rectangular section as a flow cross section. 7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stapel (18) jeweils von zwei die Stapel (18) in sich einschließen­ den, im Außenquerschnitt im wesentlichen halbkreisför­ migen Schalenelementen (19, 20) aufgenommen werden.7. The device according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the stack ( 18 ) each of two, the stack ( 18 ) enclose the, in the outer cross section substantially semicircular shaped shell elements ( 19 , 20 ) are added. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Schalenelemente (19; 20) einen das Schalenelement (19; 20) in Längsrichtung (21) durch­ querenden Permeatabflußkanal (22) aufweist, der mit Per­ meatabflußöffnungen (23, 24), die in den Innenbodenbe­ reich (25) der Schalenelemente (19, 20) münden, verbun­ den sind.8. The device according to claim 7, characterized in that at least one of the shell elements ( 19 ; 20 ) has a shell element ( 19 ; 20 ) in the longitudinal direction ( 21 ) through crossing permeate drainage channel ( 22 ), with meat outlet openings ( 23 , 24 ) , The rich in the Innenbodenbe ( 25 ) of the shell elements ( 19 , 20 ) open, the verbun. 9. Vorrichtung nach einem oder beiden der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenquerschnitt der Schalenelemente (19, 20) im wesentlichen rechteckig ausgebildet ist.9. The device according to one or both of claims 7 or 8, characterized in that the inner cross section of the shell elements ( 19 , 20 ) is substantially rectangular. 10. Vorrichtung nach einem und mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalenelemente (19, 20) unter Einschluß des jeweiligen Stapels (18) durch Verbindungsmittel (26) lösbar verbindbar sind.10. The device according to one and more of claims 1 to 9, characterized in that the shell elements ( 19 , 20 ) including the respective stack ( 18 ) are releasably connectable by connecting means ( 26 ). 11. Vorrichtung nach einem und mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus zwei mit­ einander verbundenen Schalenelementen (19, 20) gebildete Stapelschale (27) mit einer benachbarten Stapelschale (270) über eine an den Stapelschalen (27, 270) ausge­ bildete Renkverbindung (28) lösbar verbindbar sind.11. The device according to one and more of claims 1 to 10, characterized in that a stacking shell ( 27 ) formed from two interconnected shell elements ( 19 , 20 ) with an adjacent stacking shell ( 270 ) via one on the stacking shells ( 27 , 270 ) trained bayonet connection ( 28 ) are releasably connectable. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß zwei benachbarte Stapelschalen (27, 270) im verbundenen Zustand mittels eines Verbindungsmittels (19) lösbar sicherbar sind.12. The apparatus according to claim 11, characterized in that two adjacent stacking trays ( 27 , 270 ) in the connected state by means of a connecting means ( 19 ) can be releasably secured. 13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstandselement (16) und/oder das Schalenelement (19, 20) aus Kunststoff besteht.13. The device according to one or more of claims 1 to 12, characterized in that the spacer element ( 16 ) and / or the shell element ( 19 , 20 ) consists of plastic. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß der Kunststoff Polystyrol ist. 14. The apparatus according to claim 13, characterized net that the plastic is polystyrene.   15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß der Kunststoff Acrylnitril-Butadien-Styrol- Copolymere (ABS) ist.15. The apparatus according to claim 13, characterized net that the plastic acrylonitrile-butadiene-styrene Copolymers (ABS) is. 16. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß der Kunststoff Styrol-Acrylnitril-Copolymere (SAN) ist.16. The apparatus according to claim 13, characterized net that the plastic styrene-acrylonitrile copolymers (SAN) is. 17. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß der Kunststoff Luran ist.17. The apparatus according to claim 13, characterized net that the plastic is Luran.