DE7505931U

DE7505931U - Rohrförmige Vorrichtungen zur Reversosmose und Ultrafiltration und Element zur Verbindung derselben

Info

Publication number: DE7505931U
Application number: DE7505931U
Authority: DE
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1975-02-26
Filing date: 1975-02-26
Publication date: 1975-06-26

Description

) ««·· tic« isciccc

J Mil Ii ι , j

■* r _t' ■ j j « » · ^« ι * c

N i«t > t t,t in ι t ^. '^c

HOECHST AKTIENGESELLSCHAFT

KALLE Niederlassung der Hoechst AG Gbm 725 Wiesbaden-Biebrich 7. Februar 1975 |

WLJ-Dr_tG-br

Rohrförmige Vorrichtungen zur Reversosmose und Ultrafiltration und Element zur Verbindung derselben

Die Neuerung bezieht sich auf rohrförmige Vorrichtungen zur Druckbehandlung von strömenden Flüssigkeiten unter Verwendung semipermeabler schl auchförmi ger Membranen und. Elemente zur Verbindung dieser Vorrichtungen, Die Vorrichtung wird beispielsweise eingesetzt für die Entsalzung von Meerwasser, für die Gewinnung reinen Lösungsmittels aus Lösungen, für die Konzentrierung von Lösungen und für ähnliche Aufgaben unter Anwendung der Reversosmose, Dialyse und Ultrafiltration.

Die bekannten rohrförmigen Vorrichtungen zu^ Reversosmose und Ultrafiltration, sogenannte Rohrmodule, bestehen aus einer schlauchförmigen semipermeablen Membran, einem die Membran umgebenden Druckrohr, dessen Wandung infolge porösen Aufbaues oder mittels feiner Bohrungen durchlässig gegenüber Flüssigkeiten ist, und einem das Druckrohr umschließenden Hantel rohr.

Il·

Die zu trennende Lösung fließt unter Druck axial durch die schlauchförmige semipermeable Membran, die an der'inneren Handung des Druckrohres anliegt, Das reine Lösungsmittel diffundiert durch die Wand des Membranschlauches, durchtritt die Wandung des Druckrohres von innen nach außen und wird in dem das Druckrohr umschließenden Mantelrohr gesammel während die aufkonzentrierte Lösung den Membransch'Uuch in axialer Richtung verläßt.

Um eine größere Austauschfläche zu erhalten und ein wirtschaftliches Betreiben zu ermöglichen, werden üblicher'-weise mehrere solcher rohrförmiger Vorrichtungen zur Revers- j osmose und Ultrafiltration hintereinander angeordnet, die nacheinander von der zu trennenden Lösung durchströmt werden. Hierzu ist es erforderlich, die einzelnen Rohrmod>le durch geeignete Elemente zu einer größeren Einheit zu verbinden.

Es sind Verbindungselemente in Form von Frontplatten bekannt. Hierbei werden mehrere Rohrmpdule stirnseits zusammengefaßt, indem die Rohrenden in entsprechende Bohrungen der Frontp eingelegt werden. Di& Bohrungen sind durch Kanäle ίrn Inneren der Frontplatten verbunden, durch welche die zu trennende Flüssigkeit von einem Rohr zum anderen strömen kann. Diese Elemente erfordern sowohl ein erhebliches Maß an Fertigungs-

7505S31 28.08.75

I · · * ♦ · Il

II·» · # * ill

I f » ■ ♦ · *

(It Il *■·*·· * M

Präzision an Rohr und Verbindungselement als auch besondere Sorgfalt bei der Montage der Einzelteile, da gleichzeitig mehrere Rohre dicht mit der Frontplatte verbunden werden müssen, überdies sind einzelne Rohre nicht separat zugänglich, wenn beispielsweise eine beschädigte Membran ausgetauscht werden muß.

Ferner ist bekannt, die üblicherweise parallel nebeneinander liegenden Rohrmodule mittels einzelner Rohrbogen ?u ver* \ binden, Diese Konstruktion bietet zwar den Vorteil der Zu- i gänglichkeit von Einzelrohren, ist in ihren bekannten Ausführungen jedoch mit dem Nachteil verknüpft, daß wegen der hohen Anforderungen hinsichtlich Dichtheit bei Hocfodruckbetrieb kompliziert geformte Einzelteile verwendet werden müssen, die den Strömungsque-^chnitt und damit die Leistung der Anlage beträchtlich verkleinern und deren Fertigung erhebliche Kosten verursacht,

Die Aufgabe der Neuerung besieht darin, rohrförjnige Vorrichtungen zur Reversosmose und Ultrafiltration zu schaffen! die durch Elemente verbunden werden, die es ermöglichen, eine einfache Montage und Demontage der einzelnen Rohrs durchzuführen, den Wechsel der Schlauchmembranen schnell und ohne Gefahr der MembranbesGhädigung vorzunehmen, eine beschädigungssicfiere

Befestigung der Membran zu gewährleisten, eine druckfeste Abdichtung zu erzielen, Druckverluste in der Anlage gering zu halten und eine gute FlUssigkeitszirkulation entlang der Membran sicherzustellen.

Diese Aufgabe wird neuerungsgemäß gelöst durch rohrförmige Vorrichtungen zur Durchführung der Reyersosmose und Ultrafiltration und einem Element zur Verbindung der rohrförmigen Vorrichtungen, wobei die rohrförmigen Vorrichtungen aus flüssigkeitsdurchlässigen Druckrohren bestehen, die einerseits mit sch!auchförmigen semipermeablen Membranen und gegebenenfalls mit Drainageschichten ausgekleidet sind, die andererseits von Mantelrohren ijmschlossen sind und die ferner an ihren Enden befestigte Dichtköpfe aufweisen, und wobei das Element zur Verbindung der rohrförmigen Vorrichtungen aus Rohrbogen und ringförmi geni Klemmteil besteht, die dadurch gekennzeichnet sind, daß der Rohrbogen im wesentlichen den gleichen inneren Durchmesser aufweist wie das Druckrohr und an beiden Enden je einen rechtwinklig nacn außen gerichteten Flansch besitzt, der mittels einer überwurfmutter mit dem am Druckrohr fixierten Dichtkopf verbunden wird, wobei der Rand tibes· ein ringförmiges elastisches Dichtelement gegen ein ringförmiges Klemmteil gepreßt wird, welches das Ende der schlcuchförmigen Membran gegen ein ringförmiges, im Querschnitt kreisrundes, elastisches

7505931 26.06.75

Dichtelement abdichtet, das in eine in die Endfläche des auf dem Druckrohr fixierten Dichtkopfs eingearbeitete ringförmige Kehlung eingelegt ist, und wobei der innere Dichtkopfteil an seiner Innenseite einen umlaufenden, ringförmigen Steg aufweist, dessen Innenfläche bündig mit der Innenwandung des Druckrohres verläuft.

Zur Erläuterung der Neuerung dienen die schematischen Darstellungen in den Figuren 1, 2, 3 und 4.

Figur 1. beschreibt schematisch den Aufbau einer Anlage mit mehreren rohrförmigen Vorrichtungen zur Druckbehandlung von strömenden Flüssigkeiten, unter Verwendung schlauchförmiger Membran 1, Druckrohr 3 und Mantelrohr 12 und Rohrbogenelemente 11 zur Verbindung der Druckrohre 3 untereinander. Die Rohlösung aus Behälter 15 tritt über eine Pumpe 13 und Zuleitung 14 unter Druck in das Rohrsystem 3, ein und wird mit Hilfe der semipermeab1 en Membran 1 in das reine Lösungsmittel und die aufkonzentrierte Lösung getrennt. Das reine Lösungsmittel durchtritt die Wandung des Druckrohres 3 und wird im Mantelrohr 12 gesammelt, während die aufkonzentrier te Lösung durch das verbindende Rohrbogenelement 11 in das nächste Druckrohr 3 geleitet wird. Der Trennvorgang wiederholt sich in den anschließenden rohrförmigen Vorrichtungen, bis die wunschgemäße Endkonzentration erreicht ist. Über Leitungen 18 und Sammelleitung 19 wird

7505931 26.06.75

das reine Lösungsmittel aus den Sammelrohren 12 in cjen Behälter 17 geleitet, Die aufkonzentrierte Lösung wird über eine Abführleitung 20, in welcher zum Aufbau des Innendruckes in den Druckrohren 3 ein regulierbares Drosselventil 21 angeordnet ist, in einen Behälter 16 geleitet,

In Figur 2 ist der Teil der Anlage im Bereich II der Fi-

gur I vergrößert gezeichnet, der die Verbindung zwischen

Druckrohr 3 und Rohrbogen 11 darstellt, Das Druckrohr 3 ist im Inneren mit einem textlien Material 2, z,B₍ Gewebe, Faservlies, ausgekleidet, an das sich die schlauchförmige semipermeable Membran 1 anschmiegt. Beim Durchströmen der schlauchförmigen Membran 1 tritt das reine Lösungsmittel radial durch die War.d der Membran 1, wird in dem als Drainageschicht dienenden textlien Material 2 fortgeleitet und sammelt sich nach Durchtritt durch die feinen Bohrungen 4 in einem das Druckrohr 3 umgebenden Mantelrohr 12, von wo aus es über Leitung 18 in den Vorratsbehälter 17 abfließen kann.

An beiden Enden eines jeden Druckrohres 3 ist je ein Dichtkopf 5 befestigt. Dieser ist derart gefertigt, daß an seiner Innenseite ein umlaufender ringförmiger Steg 5a verbleibt, dessen Innenfläche bündig mit der Innenwandung des Druckrohres 3 verläuft, wodurch eine fluchtende Anlegung des iDraViinagemateriials 2 gewährleistet wird, Auf der "dem Druckrohrende abgewandten Seite ist die Endfläche des Dicht-

7505931 26.06.75

*»1* I * · 1

kopfes 5 mit einer umlaufenden Kehlung 5b versehen, welche ! der Aufnahme eines ringförmi gen, im Querschnitt kreisrun- j den, elastischen Dichtelementes 7 dient.

Wie aus der Figur 2 ersichtlich ist, wird nunmehr ein ringförmiges Klemmteil 8 dazu benutzt, das Ende der schlauch,-förmigen semipermeablen Membran 1 gegen das Dichtelement 7 zu drücken und hiermit von innen abzustü-tzen, Das ringförmige Klemmteil 8 steht mittels eines weiteren ringförmigen elastischen Dichtelementes 9 mit dem Flansch 10 des Rohrbogens 11 in Verbindung, Das Dichtelement 9 ist in Figur 2 als Flachdichtung eingezeichnet, In einer weiteren Ausführung - Figur 3 - kann es als ringförmiges, im Querschnitt kreisrunces., elastisches Dichtelement 9a ausgebildet sein, das in einer in das ringförmige Klemmteil 8a. eingearbeiteten Nut 22 liegt. Der Flansch 10 des Rohrbogens Π kann durch Bördeln/der Rohrmündung direkt aus dem Rohrbogen Π hergestellt oder durch Aufschweißen eines separaten Flansches erhalten werden, Mit einer überwurfmutter 6 wird der Rohrbogen 11 mit dem angeschweißten Dichtkopf 5 des Druckrohres 3 verschraubt, Hierbei wird das Dichtelement 7 entsprechend der Geometrie der Kehlung 5b derart verformt, daß das Ende der Membran 1 gegen die Wandung des Klemmteils 8 gepreßt und dadurch allseits abgedichtet wird. Dieses Verbindungseleitient ,gestattet in einfacher und schon|ndergWej4;se^ die Montage und Demontage von Rohrmodulen sowie den Aus-

- 7

750.5931 26.06.75

tausch von Schlauchmembranen vorzunehmen, da die Membranenden durch das ringförmige Klemmteil 8 vor Beschädigungen geschützt bleiben und jegliche Justierprobleme beim Anbringen der Rohrbögen entfallen. Eine beschädigungssichere und druckfeste Abdichtung der Membran ist gegeben,

Wie Figur 3 weiterhin zeigt, kann das Klemmteil als Klemmteil 8a mit einer düsenförmi gen Bohrung 23 ausgeführt sein. Dies verhindert im Wandungsbereich der Rohre und im Bereich der Verbindung einen Strömungsabriss bzw, Turbulenz und verringert Reibungs- und Druckverlust, Es wird dadurch eine gute Flüssigkeitszirkulation entlang der Membran sichergestelIt,

Ein weiteres neuerungsgemäßes Aijsführungsbei spiel , das eine Durchmesserkonstanz im gesamten Innenbereich aller Bauteile aufweist, wird vorgeschlagen, wie in Figur 4 gezeigt. Durch eins ringförmige Ausnehmung 24 im Dichtkppftei1 5 kann die Membran 1 und das textile Material 2 unter Einschub mit Klemmteil 8b erweitert werden. Klemmteil 8b kann hierbei mit einer Bohrung 25b ausgeführt sein, welche den Innendurchmessern 25a und 25c der Membran 1 bzw, des Rohrbogens 11 en-tspricht, Bei dieser Ausführung wird jeglicher Druckverlust aufgrund von Verengungen vermieden.

7505931 26.06.75

Claims

SCHUTZANSPROCHE

1. Rohrförmige Vorrichtungen zur Durchführung der Reversosmose und Ultrafiltration und Element zur Verbindung der rohrförmigen Vorrichtungen, wobei die rohrförmigen Vorrichtungen aus flüssigkeitdurchlässigen pruckrohren bestehen, die einerseits mit schlauchförmigen semiperpieablen Membranen und gegebenenfalls mit Drainaqeschichten ausgekleidet sind, die andererseits von Mantelrohren umschlossen sind und die ferner an ihren Enden befestigte Dichtköpfe aufweisen, und wobei das Element zur Verbindung der rohrförmigen Vorrichtungen aus Rohrbogen und ringförmigem Klemmteil besteht, dadurch gekennzeichnet, daß dar Rohrbogen (H) im wesentlichen den gleichen inneren Durchmesser aufweist wie das Druckrohr (3) .und an beiden Enden je einen rechtwinklig nach außen gerichteten Flansch (10) besitzt, der mittels einer Oberwurfmutter (6) mit dem am Druckrohr (3) fixierten Dichtkopf (5) verbunden wird, wobei der Flansch (10) über ein ringförmiges elastisches Dichtelement (9) gegen ein ringförmiges Klemmteil (8) gepreßt wird, welches das Ende der schlauchförmigen Membran (1) gegen ein ringförmiges, im Querschnitt . kreisrundes, elastisches Dichtelemer.t (7) abdichtet, das in eine in die Endfläche des auf dem Druckrohr fixierten Dichtkopfs (5) eingearbeitete ringförmige Kehlung (5b) eingelegt ist, und wobei der innere Dichtkopf (5) *n

7505931 26.06.75

seiner Innenseite einen umlaufenden, ringförmigen Steg (5a) aufweist, dessen Innenfläche bündig mit der Innenwandung des Druckrohres (3) verläuft,

2. Rohrförmige Vorrichtungen und Element zur Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige, elastische Dichtelement (9a) im Querschnitt kreisrund ausgebildet ist und in einer in das ringförmige Klemmteil (8a) eingearbeiteten Nut (Ϊ2) liegt.

3. Rohrförmige Vorrichtungen und Element zur Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Klemmteil (8, 8a) eine düsenförrn i ge Durchtrittsöffnung (23) aufweist.

4. Rohrförmige Vorrichtungen und Element zur Verbindung nach Anspruch 1 oder 2 _a dadurch gekennzeichnet, daß durch Ausnehmung (24) im Dichtkopf (5) und größeren Klemmtei1 durchmesser eine Durchmesserkonstanz (25a, 25b, 25c) entsteht. /\

- 10 -

7505931 26.06.75