SE430654B - PERMEATORAPPARAT - Google Patents

Description

7 9»1.az s2i1-»4- 2 innehåller ett flertal ihåliga fibrer, vilka kan arrangeras i en eller flera buntar. 7 9 »1.az s2i1-» 4- 2 contains a plurality of hollow fibers, which can be arranged in one or more bundles.

Eör att separera de ihåliga fibrernas yttersida (höljessidan) från deras kanalsida så att den enda fluidförbindelsen genom väggarna av de ihåliga fibrerna är genom de ihåliga fibrernas väggar, vilka åstadkommer den önskade separationen, .så är de ihåliga fibrerna vanligtvis inbäddade i en väsentligen fluidogenomtränglig rörskiva, vari väsentligen endast de ihåliga fibrernas kanaler sträcker sig genom rörskivan i fluidförbindelseförhållande. Medan de ihåliga fibrerna kan vara in- bäddade i rörskivmaterialet på väsentligen fluidtätt sätt, så är det också nöd- vändigt att rörskivan är i väsentligen fluidtätt förhållande i permeatorn, så att fluiden inte passerar mellan höljessidan och kanalsidan hos de ihåliga fibrerna, med undantag av passagen genom de ihåliga fibrernas väggar. Till och med* små läckor kring rörskivan kan få allvarliga effekter på permeatorns prestanda.In order to separate the outer side (hollow side) of the hollow fibers from their channel side so that the only fluid connection through the walls of the hollow fibers is through the walls of the hollow fibers, which effect the desired separation, the hollow fibers are usually embedded in a substantially fluid-like mesh. , wherein essentially only the channels of the hollow fibers extend through the tube sheet in fluid connection ratio. While the hollow fibers may be embedded in the tubular sheet material in a substantially fluid tight manner, it is also necessary that the tubular board be in a substantially fluid tight relationship in the permeator so that the fluid does not pass between the casing side and the channel side of the hollow fibers, except for the passage through the walls of the hollow fibers. Even * small leaks around the pipe plate can have serious effects on the permeator's performance.

Det mest fördelaktiga är att rörskivan och buntaggregatet lätt kan installeras i och tas bort från höljet. I många fall, speciellt för permeatorer använda för att separera fluida vid höga tryck, representerar höljet en betydande kapitaikostnad, varför det företrädesvis skall kunnaåteranvändas när de ihåliga fibermembranen tjänat ut. Följaktligen skall det vara' möjligt att snabbt och enkelt _ta bort rörskivan och buntaggregatet från permeatorn, och det nya höljet och buntaggregatet skall lätt kunna installeras i ett hölje utan svårigheter med att uppnå den önskade fluidtätningen av rörskivan i permeatorn.The most advantageous is that the pipe plate and the bundle unit can easily be installed in and removed from the housing. In many cases, especially for permeators used to separate fluids at high pressures, the casing represents a significant cost of capital, so it should preferably be reusable once the hollow fiber membranes have worn out. Accordingly, it should be possible to quickly and easily remove the tube sheet and bundle assembly from the permeator, and the new casing and bundle assembly should be easily installed in a casing without difficulty in achieving the desired fluid seal of the tube sheet in the permeator.

En ofta beskriven anordning för att åstadkomma den .önskade fluid- tätningen mellan rörskivan och höljet inbegriper användning av O-ringar vilka omger rörskivan och är belägna mellan denna och höljets inneryta. Användningen av sådana O-ringar beskrivs exempelvis i de amerikanska patentskrifterna 3.022.008, 3.702.658 och 4.061.574. Förekomsten av O-ringar mellan rörskivans sidor och höljets insida kan medföra otillbörliga svårigheter vid införande och avlägsnande av rörskivan och de ihåliga fibermembranaggregatet från höljet.A frequently described device for providing the desired fluid seal between the tube sheet and the casing involves the use of O-rings which surround the tube sheet and are located between it and the inner surface of the casing. The use of such O-rings is described, for example, in U.S. Pat. Nos. 3,022,008, 3,702,658 and 4,061,574. The presence of O-rings between the sides of the tube sheet and the inside of the housing can cause undue difficulties in inserting and removing the tube sheet and the hollow fiber membrane assemblies from the housing.

Dessutom måste höljets inneryta och rörskivans sidoyta bearbetas till tillräckligt små toleranser, så att man kan uppnå den önskade fluidtätheten. Eftersom uppnåendet av fluidtätheten kan vara beroende av små toleranser kan vidare oundvikliga skillnader i expansionen av rörskivan och höljet, t.ex. beroende på temperaturändringar, svällmedel i behandlade fluida, etc., leda till betydande svårigheter. _ Genom föreliggande uppfinning föreslås permeatorer, som innehåller membran av ihåliga fibrer och som utnyttjar väsentligen fluidogenomträngliga rörskivor, varvid i huvudsak den enda fluidförbindelsen mellan de ihåliga fiber- membranens höljessida och kanalsida är genom de ihåliga fibrernas väggar.In addition, the inner surface of the housing and the side surface of the tube sheet must be machined to sufficiently small tolerances, so that the desired fluid tightness can be achieved. Furthermore, since the attainment of the fluid tightness may depend on small tolerances, inevitable differences in the expansion of the tube sheet and casing, e.g. due to temperature changes, swelling agents in treated fluids, etc., lead to significant difficulties. The present invention proposes permeators which contain hollow fiber membranes and which utilize substantially fluid-impermeable tubular sheets, the substantially only connection between the casing side and channel side of the hollow fiber membranes being through the walls of the hollow fibers.

Permeatorerna enligt uppfinningen kan med fördel medge enkel installation och ?'910321~4 3 borttagning (inklusive utbyte) av rörskivan och membranaggregat med ihåliga fibrer. Dessutom kan fördelarna med uppfinningen uppnås utan otillbörlig bearbetning'av innerytan på höljet eller rörskivan, och trots detta kan man uppnå väsentligen fluídtäta betingelser. Permeatorerna enligt uppfinningen är också i stånd att utnyttja höga tryckskillnader mellan de ihåliga fibermembranens höljes- och kanalsidor. Dessutom kan alla tätningsdetaljer lätt exponeras, så att defekter, smuts eller andra föroreningar, som kan inverka menligt på fluidtät- ningen, lätt kan undanröjas. Dessutom kan skillnader i expansioner hos rörskivan eller höljet tolereras utan skadlig effekt på fluidtätningen ens när expansionen sker under användning av permeatorn. De i hög grad .önskvärda fördelar, som erbjuds av permeatorn enligt föreliggande uppfinning, kan lätt uppnås utan otillbörliga tillverkningsansträngningar, och i många fall kan tillverkningen av permeatorerna enligt uppfinningen underlättas jämfört med tidigare föreslagna permeatorkonstruktíoner. Även om man genom föreliggande uppfinning uppnår betydande fördelar med avseende på permeatorer, är det givet att också andra apparater innefattande en yttre behållare och åtminstone en inre behållare, t.ex. rör-i-hölje-värmeväxlare, kärl innehållande två separata fluida, etc., kan ha betydande fördelar därav.The permeators according to the invention can advantageously allow easy installation and removal (including replacement) of the tube sheet and membrane assemblies with hollow fibers. In addition, the advantages of the invention can be achieved without undue machining of the inner surface of the casing or tube sheet, and nevertheless substantially fluid-tight conditions can be achieved. The permeators according to the invention are also able to utilize high pressure differences between the casing and channel sides of the hollow fiber membranes. In addition, all sealing details can be easily exposed, so that defects, dirt or other contaminants that can adversely affect the fluid seal can be easily removed. In addition, differences in expansions of the tube sheet or casing can be tolerated without detrimental effect on the fluid seal even when the expansion occurs using the permeator. The highly desirable advantages offered by the permeator of the present invention can be easily achieved without undue manufacturing effort, and in many cases the manufacture of the permeators of the invention can be facilitated compared to previously proposed permeator designs. Although the present invention provides significant advantages with respect to permeators, it is obvious that other apparatuses also comprising an outer container and at least one inner container, e.g. tube-in-casing heat exchangers, vessels containing two separate fluids, etc., can have significant advantages thereof.

En apparat innefattande en ändtillslutning enligt uppfinningen innefat- tar en yttre behållare med minst en öppning, ett ändtillslutningslock, som är löstagbart fäst vid och täcker denna nämnda öppning hos den yttre behållaren på fluidtätande sätt, minst en inre behållare med minst en öppning, varvid en sådan inre behållare är placerad inne i den yttre behållaren med den inre behållaren anordnad att beröra ändtillslutningslocket för att täcka en nämnd öppning i den inre behållaren, och åtminstone ett elastiskt organ, som samverkar mellan den yttre behållaren och en nämnd inre behållare för att åstadkomma en tillräcklig kraft på den inre behållaren för att ge ett väsentligen fluidtätt förhållande mellan ändtillslutningslocket och en nämnd inre behållare.An apparatus comprising an end closure according to the invention comprises an outer container with at least one opening, an end closure lid which is removably attached to and covers said opening of the outer container in a fluid-sealing manner, at least one inner container with at least one opening, wherein a such inner container is placed inside the outer container with the inner container arranged to touch the end closure lid to cover said opening in the inner container, and at least one elastic member cooperating between the outer container and a said inner container to provide a sufficient force on the inner container to provide a substantially fluid tight relationship between the end closure lid and a said inner container.

Vid en aspekt av uppfinningen innefattar en permeator ett avlångt, rörforrrrigt hölje med minst en .öppen ände, ett väsentligen fluidogenomträngligt ändtillslutningslock, som är löstagbart fäst vid och täcker det avlånga, rör- formiga höljet vid nämnda öppna ände, varvid ändtillslutningslocket har minst en fluidförbindelseöppning, ett flertal ihåliga fibrer, som uppvisar selektivitet mot genomträngning av minst en fluid i en fluidblandning, som innehåller minst en annan komponent, varvid de ihåliga fibrerna är väsentligen parallella och sträcker sig i längdriktningen för att bilda minst en bunt i det avlånga, rörformiga höljet, en väsentligen fluidogenomtränglig rörskiva med en ytteryta, där de ihåliga fibrerna i nämnda bunt eller buntar är inbäddade i rörskivan, så att 7911 01321- 4 4 kanalerna i de ihåliga fibrerna åstadkommer fluidförbindelse genom rörskivan, f varvid nämnda ytteryta i sidled sträcker sig förbi periferin på den i rörskivan inbäddade bunten eller buntarna och befinner sig intill ändtillslutningslocket, åtminstone ett elastiskt element, som samverkar mellan höljet och rörskivan och är anordnat att åstadkomma en kraft på rörskivan, vilken kraft väsentligen är riktad i längdriktningen utåt från den öppna änden av höljet mot ändtillslutnings- locket, ett första tätningsorgan mellan ändtillslutningslocket och höljet, anord- nad att bilda en väsentligen fluidtät tätning mellan ändtillslutningslocket och höljet, och andra tätningsorgan mellan ändtillslutningslocket och rörskivans ytteryta, varvid de andra tätningsorganen väsentligen omger den i rörskivan inbäddade bunten eller buntarna, varvid nämnda elastiska element ger tillräcklig kraft på rörskivan så att de andra tätningsorganen bildar en väsentligen fluidtät tätning mellan cörhöljets ytteryta och ändtillslutningslocket. Fastsättningen av ändtillslutningslocket på höljet kan lämpligen samtidigt åstadkomma fluidtät- ningen mellan ändtillslutningslocket och höljet samt ändtillslutningslocket och rörskivan. ' Permeatorn enligt uppfinningen kan vara av godtycklig, lämplig kon- struktion för att åstadkomma fluidseparationer, och den kan vara en ensidig eller dubbelsidig permeator. En ensidig permeator har en nörskiva vid endast den ena änden, och den ena eller båda ändarna av de ihåliga fibrerna är inbäddade i rörskivan. När endast den ena änden av varje ihålig fiber är inbäddad i r.örskivan måste den andra pluggas igen eller tillslutas på annat sätt. len dubbelsidig modul är en rörskiva anordnad vid vardera änden vid höljet, och de ihåliga fibrerna kan sträcka sig från den ena till den andra rörskivan, eller också kan permeatorerna innehålla minst två olika buntar eller knippen av ihåliga fibrer, varvid åtminstone en bunt sträcker sig in iendast den ena rörskivan, Den ena eller båda rörskivorna i en dubbelsidig modul kan vara fluidtätande enligt föreliggande uppfinning.In one aspect of the invention, a permeator comprises an elongate tubular casing having at least one open end, a substantially fluid impermeable end closure cap which is removably attached to and covers the elongate tubular casing at said open end, the end closure cap having at least one fluid supply closure. , a plurality of hollow fibers exhibiting selectivity to the penetration of at least one fluid into a fluid mixture containing at least one other component, the hollow fibers being substantially parallel and extending longitudinally to form at least one bundle in the elongate tubular casing. , a substantially fluid-impermeable tube sheet having an outer surface, wherein the hollow fibers in said bundle or bundles are embedded in the tube sheet, so that the channels in the hollow fibers provide fluid communication through the tube sheet, said outer surface extending laterally peripherally on the bundle or bundles embedded in the tube sheet and locate adjacent the end closure cap, at least one elastic member cooperating between the housing and the tube sheet and arranged to provide a force on the tube sheet, which force is directed substantially longitudinally outwardly from the open end of the housing towards the end closure cap, a first sealing means between the end closure caps and the housing, arranged to form a substantially fluid tight seal between the end closure lid and the housing, and second sealing means between the end closure cover and the outer surface of the tubular plate, the other sealing means substantially surrounding the bundle or bundles embedded in the tubular disc, said strong tubular member providing that the second sealing means form a substantially fluid-tight seal between the outer surface of the casing and the end closure cover. The attachment of the end closure cap to the housing can suitably simultaneously provide the fluid seal between the end closure cap and the housing as well as the end closure cap and the tube sheet. The permeator of the invention may be of any suitable construction to provide fluid separations, and it may be a single-sided or double-sided permeator. A one-sided permeator has a pulley at only one end, and one or both ends of the hollow fibers are embedded in the pulley. When only one end of each hollow fiber is embedded in the tube, the other must be plugged again or closed in another way. The double-sided module is a tube sheet disposed at each end of the casing, and the hollow fibers may extend from one to the other tube sheet, or the permeators may contain at least two different bundles or bundles of hollow fibers, at least one bundle extending in only one of the tube sheets, One or both of the tube sheets in a double-sided module may be fluid-tight according to the present invention.

Permeatorns rörformiga hölje kan ha någon godtycklig, lämplig tvärsektionsform och tillräcklig volym för att ge den önskade membranytan i permeatorn.The tubular casing of the permeator may have any, suitable cross-sectional shape and sufficient volume to provide the desired membrane surface in the permeator.

Vanligtvis använder man höljen med cirkulär tvärsektionsyta på grund av deras tillgänglighet, lätthanterlighet och hållfasthet. Dock kan höljen med annan tvärsektionsform, t.ex. rektangulär, vara mycket lämpliga för många permeato- rer. Höljena har ofta en största tvärsektionsdimension på minst ca 0,02, företrädesvis minst ca 0,05 meter, t.ex. upp till ca l eller 2 meter eller mer.Cases with a circular cross-sectional surface are usually used due to their availability, ease of handling and strength. However, the housings with another cross-sectional shape, e.g. rectangular, be very suitable for many permeators. The housings often have a largest cross-sectional dimension of at least about 0.02, preferably at least about 0.05 meters, e.g. up to about 1 or 2 meters or more.

Längden på höljet, som innehåller de ihåliga fibrerna, är ofta minst 0,2 eller 0,3 meter, t.ex. minst ca 0,5 meter, upp till 10 meter eller mer. _ Permeatorn kan drivas på godtyckligt önskat sätt. Exempelvis kan fluidmatningsblandningen införas i höljet och initialt beröra-höljessidan av de ihåliga fibrerna, eller också kan den införas i de ihåliga fibrernas innerkanaler. 7910321-4 Fluidens strömningsmönster på de ihåliga fibrernas höljessida kan vara huvudsak- ligen tvärs längdorienteringen för de ihåliga fibrerna eller huvudsakligen axiellt med de ihåliga fibrernas orientering. När flödet på de ihåliga fibrernas höljessida är axiellt kan det vara i huvudsak medströms eller motströms flödet i de ihåliga fibrernas kanaler. Vid ett föredraget arbetssätt för permeatorn införs fluidmat- ningsblandningen på de ihåliga fibrernas höljessida. Eftersom fluidmatningsbland- ningen ofta har högre totaltryck än trycket på permeeringsfluiden bidrar tryckskillnaden från höljessidan till kanalsidan till att upprätthålla den önskade fluidtätningen mellan rörskivan och ändtillslutningslocket. Detta arbetssätt kan även bilda en säkerhetsventil för att skydda de ihåliga fibermembranen. Om exempelvis totaltrycket på höljessidan skulle minska utan minskning av totaltryc- ket på kanalsidan skulle ett betydligt högre tryck kunna råda inne i de ihåliga fibrernas kanaler, vilket skadligt kunde påverka de ihåliga fibermembranen.The length of the casing, which contains the hollow fibers, is often at least 0.2 or 0.3 meters, e.g. at least about 0.5 meters, up to 10 meters or more. _ The permeator can be operated in any desired way. For example, the fluid supply mixture may be introduced into the casing and initially touch the casing side of the hollow fibers, or it may be introduced into the inner channels of the hollow fibers. 7910321-4 The flow pattern of the fluid on the casing side of the hollow fibers may be substantially transverse to the longitudinal orientation of the hollow fibers or substantially axial with the orientation of the hollow fibers. When the flow on the casing side of the hollow fibers is axial, it may be substantially cocurrent or countercurrent to the flow in the channels of the hollow fibers. In a preferred mode of operation of the permeator, the fluid supply mixture is introduced on the casing side of the hollow fibers. Since the fluid supply mixture often has a higher total pressure than the pressure of the permeation fluid, the pressure difference from the casing side to the duct side helps to maintain the desired fluid seal between the pipe plate and the end closure cap. This approach can also form a safety valve to protect the hollow fiber membranes. If, for example, the total pressure on the casing side were to decrease without a decrease in the total pressure on the duct side, a significantly higher pressure could prevail inside the channels of the hollow fibers, which could adversely affect the hollow fiber membranes.

Detta högre tryck kan dock vara tillräckligt för att pressa rörskivan från dess fluidtätande förhållande till ändtillslutningslocket och därigenom frisläppa trycket på de ihåliga fibrernas kanalsida innan otillbörliga skador uppstår på de ihåliga fibermembranen.However, this higher pressure may be sufficient to press the tube sheet from its fluid-sealing relationship to the end closure cap, thereby releasing the pressure on the channel side of the hollow fibers before undue damage occurs to the hollow fiber membranes.

De ihåliga fibermembranen kan tillverkas av godtyckligt lämpligt syntetiskt eller naturligt material lämpat för fluidseparationer eller som bärare för material som utför fluidseparationer. Materialvalet för de ihåliga fibrerna kan baseras på värmeresistens, kemisk resistens och/eller mekanisk hållfasthet hos de ihåliga fibrerna, liksom på andra faktorer dikterade av den avsedda fluidseparation, för vilken de skall användas, och de driftsbetingelser som de kommer att utsättas för. Materialet för ratt bilda de ihåliga fibrerna kan vara onrganiskt, organiskt eller blandat oorganiskt och organiskt. Typiska oorganiska material innefattar glas, keramiska material, kermetmaterial, metaller och liknande. De organiska materialen är vanligen polymerer. Diametern på de ihåliga fibrerna kan väljas över ett brett område, men de ihåliga fibrerna skall ha tillräcklig väggtjocklek -för att ge adekvat hållfasthet åt den ihåliga fibern.The hollow fiber membranes can be made of any suitable synthetic or natural material suitable for fluid separations or as a carrier for materials which perform fluid separations. The choice of material for the hollow fibers may be based on the heat resistance, chemical resistance and / or mechanical strength of the hollow fibers, as well as on other factors dictated by the intended fluid separation for which they are to be used and the operating conditions to which they will be subjected. The material for the wheel to form the hollow fibers may be inorganic, organic or mixed inorganically and organically. Typical inorganic materials include glass, ceramics, cermet materials, metals and the like. The organic materials are usually polymers. The diameter of the hollow fibers can be selected over a wide range, but the hollow fibers must have sufficient wall thickness to provide adequate strength to the hollow fiber.

Ytterdiametern på den ihåliga fibern är ofta minst ca 20 mikron, Lex. minst ca mikron, och fibrer av samma eller olika ytterdiameter kan ingå i en fiberbunt.The outer diameter of the hollow fiber is often at least about 20 microns, Lex. at least about microns, and fibers of the same or different outer diameter may be included in a fiber bundle.

Ytterdiametern på de ihåliga fibrerna överstiger ofta inte ca 800 eller 1000 mikron, eftersom större diameter hos de ihåliga fibrerna kan ge mindre önskvärda förhållanden vad gäller ytarea av ihålig fiber per enhetsvolym av permeatorn. Ytterdiametern på de ihåliga fibrerna är företrädesvis ca 50 till 800 mikron. Väggtjockleken på de ihåliga fibrerna är vanligtvis minst ca 5 mikron, och i vissa ihåliga fibrer kan väggtjockleken uppgå till ca 200 eller 300 mikron, t.ex. ca 50 tili 200 mikron. Vid ihåliga fibrer tillverkade av material med mindre *1iff91aosz1-.4 6 hållfasthet kan det vara nödvändigt att utnyttja större diameter och väggtjocklek hos de ihåliga fibrerna för att ge dessa tillräcklig hållfasthet. De ihåliga fibrernas väggar kan vara i huvudsak solida eller innehålla en betydande porvolym. När porer är önskvärda kan densiteten på den ihåliga fibern vara väsentligen densamma över hela väggtjockleken, dvs. den ihåliga fibern är isotropisk, eller också kan denihåliga fibern kännetecknas av att den har minst ett omrâde med relativt hög densitet inom sin väggtjocklek i flödesspärrande förhållande i väggen av den ihåliga fibern, dvs. den ihåliga fibern är anisotrop.The outer diameter of the hollow fibers often does not exceed about 800 or 1000 microns, since larger diameter of the hollow fibers may give less desirable surface area conditions of hollow fiber per unit volume of the permeator. The outer diameter of the hollow fibers is preferably about 50 to 800 microns. The wall thickness of the hollow fibers is usually at least about 5 microns, and in some hollow fibers the wall thickness may be about 200 or 300 microns, e.g. about 50 to 200 microns. In the case of hollow fibers made of materials with less strength, it may be necessary to use a larger diameter and wall thickness of the hollow fibers to give them sufficient strength. The walls of the hollow fibers may be substantially solid or contain a significant pore volume. When pores are desired, the density of the hollow fiber may be substantially the same over the entire wall thickness, i.e. the hollow fiber is isotropic, or the hollow fiber may be characterized in that it has at least one area of relatively high density within its wall thickness in a flow-blocking ratio in the wall of the hollow fiber, i.e. the hollow fiber is anisotropic.

De ihåliga fibrerna är vanligtvis anordnade parallellt i form av en eller fiera buntar i höljet. Vanligtvis ingår åtminstone ca l0.000 och ofta ett betydligt större antal, t.ex. upp till 1 miljon eller mera, ihåliga fibrer i en permeator.The hollow fibers are usually arranged in parallel in the form of one or more bundles in the casing. Usually at least about l0,000 and often a much larger number are included, e.g. up to 1 million or more hollow fibers in a permeator.

Fibrerna i bunten kan exempelvis vara förhållandevis raka, eller också kan de vara spiralformigt lindade t.ex. såsom anges i amerikanska patentskriften 3.422.008. I många fall används en enda bunt av ihåliga fibrer i en permeator, och i åtminstone den ena änden av de ihåliga fibrerna i bunten är inbäddad i en rörskiva. De ihåliga fibrernas motsatta ände kan vara anordnade i en tillbakavänd slinga, dvs. bunten har väsentligen U-form, och vara inbäddad i samma rörskiva, eller också kan de ihåliga fibrernas motsatta ände vara tillpluggad eller inbäddad i en ytterligare rörskiva. När de ihåliga fibrerna i bunten har "U“-form kan ändarna vara segmenterade, så att olika områden på rörskivan innehåller vardera änden av' de ihåliga fibrerna. Vart och ett av dessa områden på en rörskiva kan hållas i väsentligen fluidogenomträngligt förhållande, så att fluidkommunikation mellan områdena kan ske endast genom att fluiden passerar genom kanalerna ide ihåliga fibrerna.The fibers in the bundle may, for example, be relatively straight, or they may be helically wound e.g. as disclosed in U.S. Patent 3,422,008. In many cases, a single bundle of hollow fibers is used in a permeator, and at least one end of the hollow fibers in the bundle is embedded in a tube sheet. The opposite end of the hollow fibers can be arranged in a reversed loop, i.e. the bundle is substantially U-shaped, and may be embedded in the same tube sheet, or the opposite end of the hollow fibers may be plugged or embedded in a further tube sheet. When the hollow fibers in the bundle have a "U" shape, the ends may be segmented so that different areas of the tubular disc contain each end of the hollow fibers. Each of these areas on a tubular disc can be kept in a substantially fluid impermeable relationship, so that fluid communication between the areas can only take place by the fluid passing through the channels in the hollow fibers.

Rörskivan, som innehåller åtminstone den ena änden av minst en bunt av ihåliga fibrer, kan ha godtycklig lämplig form för montering i permeatorn.The tube sheet, which contains at least one end of at least one bundle of hollow fibers, may have any suitable shape for mounting in the permeator.

Tiliräcklig ytarea skall finnas på rörskivans ytteryta, vilken omger minst en i rörskivan inbäddad bunt, så att ytan kan uppta tätningsorgan och ge en väsentligen fluidtät kontakt med tätningsorganen. Nlan utnyttjar företrädesvis tillräcklig ytarea för att fluidförbindelsen med kanalerna i de ihåliga fibrerna i bunten blir i huvudsak ohindrad. I en permeator, som innehåller en enda bunt av ihåliga fibrer med väsentligen cirkulär tvärsektionsform, kan exempelvis rör- skivan ha väsentligen cirkulär tvärsektionsform med större diameter än diame- tern på bunten, så att tätningsorganen kan beröra rörskivans ytteryta utan att i större grad blockera fiuidförbindelsen till eller från kanalerna i de inbäddade ihåliga fibrerna. I perrneatorer med mer än en bunt av ihåliga fibrer, som sträcker sig genom rörskivan, kan ett tätningsorgan omge alla buntarna vid rör-skivans yttersida, eller också kan ett tätningsorgan sträcka sig runt en del av buntarna vid ytterytan. Ofta är den zon, som skall beröras av tätningsorganen, 79010321-4 7 minst ca 0,005 m, t.ex. minst ca 0,01 m, på bredden. Yttersidan kan vara kontinuerlig eller icke kontinuerlig, dvs. att rörskivans yta kan vara enhetlig eller också kan rörskivan ha en separat sidoförlängning, vilken kan erbjuda yta för kontakt med tätningsorganen. Givetvis skall varje sidoförlängning, som är i kontakt med tätningsorganen, själv vara i fluidtätt förhållande till rörskivan.Sufficient surface area must be present on the outer surface of the pipe plate, which surrounds at least one bundle embedded in the pipe plate, so that the surface can accommodate sealing means and provide a substantially fluid-tight contact with the sealing means. The nlan preferably utilizes sufficient surface area so that the fluid connection with the channels in the hollow fibers in the bundle becomes substantially unobstructed. In a permeator containing a single bundle of hollow fibers having a substantially circular cross-sectional shape, for example, the tube sheet may have a substantially circular cross-sectional shape larger than the diameter of the bundle, so that the sealing means can touch the outer surface of the tube sheet without further blocking the fluid connection. to or from the channels in the embedded hollow fibers. In perennials with more than one bundle of hollow fibers extending through the tube sheet, a sealing member may surround all the bundles at the outside of the tube sheet, or a sealing member may extend around a portion of the bundles at the outer surface. Often the zone to be touched by the sealing means is at least about 0.005 m, e.g. at least about 0.01 m, in width. The outer side can be continuous or non-continuous, ie. that the surface of the pipe plate can be uniform or the pipe plate can have a separate side extension, which can provide a surface for contact with the sealing means. Of course, each side extension which is in contact with the sealing means must itself be in fluid-tight relation to the pipe plate.

Rörskivans ytteryta kan vara väsentligen vinkelrät mot orienteringen av de ihåliga fibrerna, men det är uppenbart att fördelarna med uppfinningen också kan uppnås med användning av ytterytor, som är exempelvis sneda, krökta, ojämna (t.ex. tandade, trappstegsformade, etc.) eller liknande. De ihåliga fibrerna kan sträcka sig genom rörskivans ytteryta eller, oftare, vara anordnade i linje med rörskivans ytteryta.- Rörskivan kan åtminstone delvis sträcka sig in i höljet, eller också kan den, om så önskas, befinna sig utanför höljet vid den öppna änden. När rörskivan är avsedd att åtminstone delvis placeras inne i höljet är det att föredra att rörskivans tvärsektionsdimensioner är tillräckligt mycket mindre än höljets tvärsektionsdimensioner för att rörskivan skall kunna placeras glidbart inne i höljet. Eftersom det inte behöger vara fluidtäthet mellan höljets inre och rörskivans sidovägg krävs inte små toleranser på dimensionerna hos höljet och rörskivan. Om sålunda rörskivan behöver kapas för att frilägga kanaler hos de ihåliga fibrerna kan kapningsoperationen utföras för att ge den önskade öppningen till kanalerna i de ihåliga fibrerna utan otillbörlig hänsyn till rörskivans dimensioner. Rörskivan, som innehåller minst den ena änden av minst en bunt av ihåliga fibrer, kan formas på godtyckligt lämpligt sätt, t.ex. genom gjutning av ett förslutningsmaterial kring buntändarna, t.ex. såsom beskrivs i amerikanska patentskrifterna 3.339.341 och 3.442.389, eller genom att impreg- nera fiberändarna med förslutningsmaterial under samtidigt sammanförande av de ihåliga fibrerna till en bunt, t.ex. såsom beskrivs i amerikanska patentskrifter- na 3.055.460 och 3.690.465. _ Lämpliga förslutningsmaterial innefattar härdbara flytande polymer- kompositioner (såsom epoxihartser, uretaner, etc.), lödmaterial, cementmaterial, vaxer och liknande. Rörskivans tjocklek är vanligen tillräcklig för att ge lämplig -hållfasthet för att tåla de totala tryckskillnader, för vilka rörskivan kan utsättas vid separationsoperationer. Sålunda kan den utnyttjade tjockleken bero av hållfastheten hos förslutningsmaterialet. Rörskivan skall också vara tillräckligt tjock för att ge fullt tillräcklig kontakt mellan de ihåliga fibrerna och förslutningsmaterialet, så att de är i väsentligen fluidtätt förhållande. Rörskivor är ofta minst ca 0,01 meter, t.ex. 0,01 till 0,25 meter tjocka. Åtminstone ett elastiskt element samverkar mellan höljet och rörskivan m fuzz 1- 4 8 I för att på rörskivan åstadkomma en kraft, som generellt är längsriktad utåt från höljets öppna ände och mot ändtillslutningslocket. Det elastiska elementet kan exempelvis vara en fjäder, t.ex. en spiralfjäder, bladfjäder, vågfjäder, metall- bandfjäder, kulfjäderkolv, etc., eller ett elastiskt deformerbart material såsom elastiskt plastmaterial och liknande. Det elastiska elementet genererar före- trädesvis en tillräcklig kraft för att de andra tätningsorganen som är anordnade mellan rörskivans ytteryta och ändtillslutningslocket, skall kunna ge väsentligen fluidtätt förhållande mellan ändtillslutningen och rörskivans ytteryta under oväntade driftsbetingelser. I många fall genererar det elastískaelementet ett tryck på minst ca 5, oftare minst ca l0, eller till och med 100 kilo per cmz eller mer på de andra tätningsorganen. De ihåliga fibrernas höljessida befinner sig företrädesvis vid högre totaltryck än totaltrycket på de ihåliga fibrernas kanalsida. Den totala tryckskillnaden över rörskivan kan sålunda bidra till att bilda den väsentligen fluidtäta anordningen mellan rörskivan och ändtillslut- ningen. Det av de elastiska organen genererade trycket är med fördel lägre än en tryckskillnad, som skulle skadligt påverka det ihåliga fibermembranet när det högre trycket ligger på de ihåliga fibrernas kanalsida, så att en säkerhetsventil kan anordnas genom ändtillslutníngskonstruktionen.The outer surface of the tube sheet may be substantially perpendicular to the orientation of the hollow fibers, but it is obvious that the advantages of the invention can also be achieved by using outer surfaces which are, for example, oblique, curved, uneven (eg toothed, stepped, etc.) or similar. The hollow fibers may extend through the outer surface of the tube sheet or, more often, be arranged in line with the outer surface of the tube sheet. The tube sheet may at least partially extend into the casing, or it may, if desired, be outside the casing at the open end. When the tube sheet is intended to be at least partially placed inside the housing, it is preferred that the cross-sectional dimensions of the tube sheet are much smaller than the cross-sectional dimensions of the housing for the tube sheet to be slidably located inside the housing. Since there does not have to be a fluid tightness between the interior of the housing and the side wall of the pipe plate, small tolerances on the dimensions of the housing and the pipe plate are not required. Thus, if the tube sheet needs to be cut to expose channels of the hollow fibers, the cutting operation can be performed to provide the desired opening to the channels in the hollow fibers without undue consideration of the dimensions of the tube sheet. The tube sheet, which contains at least one end of at least one bundle of hollow fibers, can be formed in any suitable manner, e.g. by casting a sealing material around the bottom ends, e.g. as described in U.S. Pat. Nos. 3,339,341 and 3,442,389, or by impregnating the fiber ends with closure material while simultaneously joining the hollow fibers into a bundle, e.g. as described in U.S. Pat. Nos. 3,055,460 and 3,690,465. Suitable sealing materials include curable liquid polymer compositions (such as epoxy resins, urethanes, etc.), solder, cementitious material, waxes and the like. The thickness of the tube sheet is usually sufficient to provide suitable strength to withstand the total pressure differences to which the tube sheet may be subjected in separation operations. Thus, the thickness used may depend on the strength of the sealing material. The tube sheet should also be thick enough to provide fully sufficient contact between the hollow fibers and the closure material so that they are in a substantially fluid tight relationship. Pipe sheets are often at least about 0.01 meters, e.g. 0.01 to 0.25 meters thick. At least one elastic element cooperates between the casing and the pipe plate m fuzz 1- 4 8 I to produce on the pipe plate a force which is generally longitudinally outwards from the open end of the casing and towards the end closure lid. The elastic element may, for example, be a spring, e.g. a coil spring, leaf spring, wave spring, metal band spring, ball spring piston, etc., or an elastically deformable material such as elastic plastic material and the like. The elastic element preferably generates a sufficient force for the other sealing means, which are arranged between the outer surface of the pipe disc and the end closure cover, to be able to provide a substantially fluid-tight relationship between the end closure and the outer surface of the pipe sheet under unexpected operating conditions. In many cases, the elastic member generates a pressure of at least about 5, more often at least about 10, or even 100 kilos per cm 2 or more of the other sealing means. The casing side of the hollow fibers is preferably at a higher total pressure than the total pressure on the channel side of the hollow fibers. The total pressure difference across the pipe plate can thus contribute to forming the substantially fluid-tight device between the pipe plate and the end closure. The pressure generated by the elastic members is advantageously lower than a pressure difference which would adversely affect the hollow fiber membrane when the higher pressure is on the channel side of the hollow fibers, so that a safety valve can be provided through the end closure structure.

Det elastiska elementet samverkar mellan höljet och rörskivan., De elastiska organen har med fördel tillräcklig flexibilitet för att den önskade fiuidtätningen skall kunna upprätthâllas även om dimensionerna på exempelvis de andra tätningsorganen eller rörskivan eller höljet skulle ändras med tiden beroende på mekanisk utmattning, skadliga effekter genom beståndsdelar i matar- och/eller permeatströmmarna från permeatorn, temperaturändringar och liknande. Det är dessutom .önskvärt att de elastiska organen har tillräcklig elasticitet, så att rörskivan inte behöver bearbetas för att exakt passa in i permeatorn. Således kan man i en given permeator och i enlighet med föreliggande uppfinning använda rörskivor med dimensioner som varierar upp till exempelvis flera mm eller mer, med bibehållande av den önskade kraften för att åstadkomma fluidtät kontakt. Det elastiska elementet kan vara i kontakt med höljets inre eller ytan vid den öppna änden av höljet. Det elastiska elementets kontaktpunkt med höljet kan också vara variabel, så att rörskivor med större variationer och dimensioner kan inrymmas.- De elastiska organen kan beröra rörskivan på godtyckligt lämpligt sätt, så att man får de önskade krafterna på rörskivan. Exempelvis kan de eiastiska organen beröra rörskivans inneryta eller också beröra ett utskott, som sträcker sig väsentligen utåt från rörskivans sidor.The elastic element cooperates between the casing and the tube sheet. The elastic members advantageously have sufficient flexibility to be able to maintain the desired fluid seal even if the dimensions of, for example, the other sealing members or the tube sheet or casing change over time due to mechanical fatigue. constituents of the feed and / or permeate streams from the permeator, temperature changes and the like. In addition, it is desirable that the elastic members have sufficient elasticity so that the tube sheet does not need to be machined to fit exactly into the permeator. Thus, in a given permeator and in accordance with the present invention, tube sheets with dimensions varying up to, for example, several mm or more can be used, while maintaining the desired force to achieve fluid tight contact. The elastic member may be in contact with the interior of the housing or the surface at the open end of the housing. The point of contact of the elastic element with the casing can also be variable, so that tube sheets with larger variations and dimensions can be accommodated. The elastic members can touch the tube sheet in any suitable manner, so that the desired forces on the tube sheet are obtained. For example, the elastic members may touch the inner surface of the tube sheet or may also touch a projection extending substantially outwardly from the sides of the tube sheet.

De elastiska organen kan företrädesvis lätt tas bort från rörskivan, så att utbyte av rörskivan och membranaggregatet av ihåliga fibrer underlättas. 7910321-4 9 De första tätningsorganen och de andra tätningsorganen kan vara sammansatta av samma eller olika material, och vardera kan ha lämplig form för att åstadkomma önskad fluidtätning. Tätningsorganen är ofta sammansatta av naturliga eller syntetiska polymermaterial, vilka om så önskas kan innehålla organiska eller oorganiska fyllmedel. Materialet i tätningsorganen skall vara tillräckligt inert mot de fluida, med vilka det kan komma i kontakt så, att det inte på skadligt sätt pâverkas under separationsförloppet. Materialet i tätnings- organen har företrädesvis tillräcklig flexibilitet för att en lämplig fluidtät tätning skall kunna uppnås också vid förkomst av mindre oregelbundenheter i de ytor, som det kommer i kontakt med. Lämpliga tätningsorgan inbegriper sålunda ofta packningar, O-ringar, och liknande. Ändtillslutningslocket är anordnat att löstagbart fästas vid höljet. En speciellt lämplig anordning för att fästa ändtillslutningsväggen vid höljet inbegriper användning av flänsar fästa medelst bultar. De första tätningsorganen är med fördel placerade mellan höljet och ändtillslutningslocket, så att de när ändtillslutningslocket är stadigt åtdraget på höljet ger tätande kontakt med såväl ändtillslutningslocket som höljet. När ändtillslutningslocket är stadigt fäst på höljet ger det elastiska elementet även tillräcklig kraft på rörskivan för att de andra tätningsorganen skall bibehålla en väsentligen fluidtät tätning mellan rörskivans ytteryta ochändtillslutningslocket. Det bör påpekas, att de första tätningsorganen och de andra tätningsorganen kan utgöras av exempelvis en enda packning. En yta av packningen berör delvis höljet, och den andra delen av denna yta på packningen berör rörskivans ytteryta. Givetvis kan de första tätningsorga- nen och de andra tätningsorganen innefatta mer än en packning eller O-ring, exempelvis.The elastic members can preferably be easily removed from the tube sheet, so that replacement of the tube sheet and the membrane assembly of hollow fibers is facilitated. The first sealing means and the second sealing means may be composed of the same or different materials, and each may have a suitable shape to provide the desired fluid seal. The sealing means are often composed of natural or synthetic polymeric materials, which may, if desired, contain organic or inorganic fillers. The material of the sealing means must be sufficiently inert to the fluids with which it may come into contact so that it is not adversely affected during the separation process. The material in the sealing means preferably has sufficient flexibility for a suitable fluid-tight seal to be achieved even in the presence of minor irregularities in the surfaces with which it comes into contact. Thus, suitable sealing means often include gaskets, O-rings, and the like. The end closure cover is arranged to be releasably attached to the housing. A particularly suitable device for attaching the end closure wall to the housing involves the use of flanges attached by bolts. The first sealing means are advantageously placed between the cover and the end closure cover, so that when the end closure cover is firmly tightened on the cover they provide sealing contact with both the end closure cover and the cover. When the end closure cap is firmly attached to the housing, the elastic member also provides sufficient force to the tube sheet for the other sealing means to maintain a substantially fluid tight seal between the outer surface of the tube sheet and the end closure cap. It should be pointed out that the first sealing means and the second sealing means may consist of, for example, a single gasket. One surface of the gasket partially touches the housing, and the other part of this surface of the gasket touches the outer surface of the tube sheet. Of course, the first sealing means and the second sealing means may comprise more than one gasket or O-ring, for example.

Uppfinningen beskrivs närmare nedan med hänvisning till de bifogade ritningarna, i vilka Fig. 1 är en schematisk längdselctionsvy av en permeator enligt upp- finningen, där de elastiska organen är placerade vid höljets öppna ände, Fig. 2 är en schematisk delvy i längdsektion av en permeator enligt uppfinningen, där rörskivan är placerad utanför det längsgående höljet, Fig. 3 är en schematisk delvy i längdsektion av en permeator enligt uppfinningen, där det elastiska elementet är placerat inne i höljet, och Fig. ll är en scbematisk delvy i längdsektion av en permeator enligt uppfinningen, där ett distanselement utnyttjas mellan ändtillslutningslocket och rörskivan.The invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawings, in which Fig. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a permeator according to the invention, where the elastic members are located at the open end of the housing, Fig. 2 is a schematic partial view in longitudinal section of a Fig. 3 is a schematic partial view in longitudinal section of a permeator according to the invention, where the elastic element is placed inside the housing, and Fig. 11 is a schematic partial view in longitudinal section of a permeate. permeator according to the invention, where a spacer element is used between the end closure cover and the pipe plate.

Den i Fig. 1 visade permeatorn betecknas generellt med hänvisnings- siffran 100. Permeatorn 100 omfattar ett hölje 102 (endast de främre och bakre ändarna visas), som är anordnat att uppta en rörskiva vid ena änden. Höljet 102 79,1 01121-4 lU kan bestå av något godtyckligt lämpligt, fluidogenomträngligt materialsåsom metall och plast. I många permeatorer används metaller såsom stål tack vare enkelheten vid tillverkningen, livslängden och hâllfastheten. Höljet kan ha godtycklig lämplig tvärsektionsform, men väsentligen cirkulär tvärsektion är att föredra. Höljet 102 har en främre fläns 101,1 vid en ände, som är anordnad att motta rörskivan, och en bakre fläns 106 vid den motsatta änden. Soma visas är höljet 102 försett “med en öppning 108 invid den främre flänsen 104. öppningen 108 kan åstadkommafluidförbindelse med höljets inre. Även om en enda öppning 108 visas är det givet att ett flertal öppningar 108 kan placeras runt höljets 102 periferi. Ett ändlock ll0 är placerat vid höljets 102 bakre ände, och det är fäst vid den bakre flänsen 106 med hjälp av (ej visade) bultar. En packning 112 är placerad mellan ändlocket 110 och flänsen 106 för att ge en väsentligen fluidogenomtränglig tätning. Ändlocket 110 är försett med en öppning 114 för fluidförbindelse genom ändlocket.The permeator shown in Fig. 1 is generally designated by the reference numeral 100. The permeator 100 comprises a housing 102 (only the front and rear ends are shown), which is arranged to receive a tube sheet at one end. The housing 102 79.1 01121-4 IU may consist of any suitable, fluid-impermeable material such as metal and plastic. In many permeators, metals such as steel are used due to their simplicity of manufacture, service life and durability. The housing may have any suitable cross-sectional shape, but a substantially circular cross-section is preferred. The housing 102 has a front flange 101,1 at one end, which is arranged to receive the tube sheet, and a rear flange 106 at the opposite end. As shown, the housing 102 is provided with an opening 108 adjacent the front flange 104. The opening 108 may provide fluid communication with the interior of the housing. Although a single opening 108 is shown, it is a given that a plurality of openings 108 may be located around the periphery of the housing 102. An end cap 110 is located at the rear end of the housing 102, and it is secured to the rear flange 106 by means of bolts (not shown). A gasket 112 is positioned between the end cap 110 and the flange 106 to provide a substantially fluid impermeable seal. The end cap 110 is provided with an opening 114 for fluid communication through the end cap.

En bunt eller ett knippe 116 (som inte visas i tvärsektionen) är sammansatt av ett flertal ihåliga fibrer och är placerad inne i höljet 102. Bunten omfattar ofta mer än 10.000 ihåliga fibrer, och med ihåliga fibrer med mindre diameter och höljen med större diameter kan fibrerna vara fler än 100.000 eller till och med fler än 1 miljon. Som visas har bunten väsentligen samma tvärsektionsform som höljet. Den ena änden av var och en av de ihåliga fibrerna i bunten 116 är inbäddad i en rörskiva 118 (som inte visas i tvärsektion). Kanalerna _ eller borrningarna i de ihåliga fibrerna kommunicerar genom rörskivan 118 med höljets 102 öppna ände. Den andra änden av varje ihålig fiber är inbäddad i en plugg 120 (som inte visas i tvärsektion). Kanalerna i' de ihåliga fibrerna kommunicerar inte genom pluggen 120. Rörskivan och pluggen kan vara formade på godtyckligt lämpligt sätt, t.ex. genom gjutning av ett förslutningsmateríal eller genom impregnering av fiberändarna med förslutningsmaterial under hopmontering av de ihåliga fibrerna för att bilda bunten. i Som visas i Fig. l omger en rörskivefläns 122 (som visas delvis bortbru- ten) sidan av rörskivan 118 och är stadigt fäst vid rörskivan 118 med ett flertal skruvar 124. Rörskiveflänsen 122 har ett i sidled utskjutande flänselement 123, som delvis ligger ut över ändenav höljet 102. Bakåt från flänsen 123 sträcker sig ett flertal inställningstappar 125, vilka upptas av fborrningar 127 i änden av höljet 102. En fjäder 126 omger varje inställningstapp 125. Ett främre ändtillslutnings- lock 128 är placerat på den främre flänsen 101: av höljet 102. Det främre i ändtillslutningslocket 128 är anordnat att fästas vid flänsen 104 med (ej visade) bultar. Mellan det främre ändtillslutningslocket 128 och flänsen 104 finns en packning 130, som är anordnad att ge en fluidtät tätning. Ändtillslutningslocket 7910321-4 11 128 är också försett med ett ringformat spår 132 för att uppta en O-ring 134.A bundle or bundle 116 (not shown in cross section) is composed of a plurality of hollow fibers and is located within the casing 102. The bundle often comprises more than 10,000 hollow fibers, and with smaller diameter hollow fibers and larger diameter casings may the fibers be more than 100,000 or even more than 1 million. As shown, the bundle has substantially the same cross-sectional shape as the housing. One end of each of the hollow fibers in the bundle 116 is embedded in a tube sheet 118 (not shown in cross section). The channels or bores in the hollow fibers communicate through the tube sheet 118 with the open end of the housing 102. The other end of each hollow fiber is embedded in a plug 120 (not shown in cross section). The channels in the hollow fibers do not communicate through the plug 120. The tube sheet and the plug may be shaped in any suitable manner, e.g. by casting a closure material or by impregnating the fiber ends with closure material during assembly of the hollow fibers to form the bundle. As shown in Fig. 1, a tubular disc flange 122 (shown partially broken away) surrounds the side of the tubular disc 118 and is firmly attached to the tubular disc 118 with a plurality of screws 124. The tubular disc flange 122 has a laterally projecting flange member 123 which partially extends over the end of the housing 102. To the rear of the flange 123 extend a plurality of adjusting pins 125, which are received by bores 127 in the end of the housing 102. A spring 126 surrounds each adjusting pin 125. A front end closure cover 128 is located on the front flange 101: of the housing 102. The front of the end closure cover 128 is arranged to be attached to the flange 104 with bolts (not shown). Between the front end closure cover 128 and the flange 104 there is a gasket 130 which is arranged to provide a fluid tight seal. The end closure cover 7910321-4 11 128 is also provided with an annular groove 132 for receiving an O-ring 134.

Spåret 132 har större minsta diameter än den minsta diametern på O-ringen 1344, så att O-ringen sträcks när den passas in i spåret och sålunda lätt kan hållas på plats under och efter monteringen. O-ringen 134 ger en fluidtät tätning mellan den främre ändtillslutningen 128 och rörskivan 118. Det är också klart, att genom fastsättning av rörskiveflänsen 122 vid rörskivan 118 på väsentligen fluidogenom- trängligt sätt, så kan O-ringen 134 på lämpligt sätt komma i kontakt med rörskiveflänsen 122 på väsentligen fluidogenomträngligt sätt för att bilda en permeator enligt uppfinningen. Kraften för att åstadkomma den önskade fluidtäta tätningen åstadkommas av fjädern 126, som pressar rörskivan 118 i längdriktningen utåt från höljet. Det främre ändtillslutningslocket 128 är också försett med en .öppning 136 för fluidkommunikation med kanalerna i de ihåliga fibrerna.The groove 132 has a larger minimum diameter than the smallest diameter of the O-ring 1344, so that the O-ring is stretched when it fits into the groove and thus can be easily held in place during and after assembly. The O-ring 134 provides a fluid tight seal between the front end closure 128 and the tube sheet 118. It is also clear that by attaching the tube sheet flange 122 to the tube sheet 118 in a substantially fluid impermeable manner, the O-ring 134 can be contacted in a suitable manner. with the tubular plate flange 122 in a substantially fluid impermeable manner to form a permeator according to the invention. The force to provide the desired fluid tight seal is provided by the spring 126, which presses the tube sheet 118 longitudinally outwardly from the housing. The front end closure cover 128 is also provided with an opening 136 for fluid communication with the channels in the hollow fibers.

Vid drift av permeatorn 100 kan en matarfluidblandning införas i permeatorns höljessida genom .öppningen 114 eller, företrädesvis, .öppningen 108, _ varvid den fluid, som inte tränger igenom, avlägsnas från permeatorns höljessida genom den andra .öppningen. Den genomträngande fluiden går in i kanalerna i de ihåliga fibrerna och kommunicerar genom rörskivan 118 samt släpps ut från permeatorn genom öppningen 136 i det främre ändtillslutninglocket 128.In operation of the permeator 100, a feed fluid mixture may be introduced into the casing side of the permeator through the opening 114 or, preferably, the opening 108, the fluid which does not penetrate being removed from the casing side of the permeator through the second opening. The penetrating fluid enters the channels in the hollow fibers and communicates through the tube sheet 118 and is discharged from the permeator through the opening 136 in the front end closure lid 128.

Fig. 2 visar den främre delen av en permeator, som generellt betecknas med hänvisningssiffran 200. Permeatorn 200 omfattar ett hölje 202, som har cirkulär tvärsektionsform. I-löljet 202 är försett med en främre ändfläns 204 och en fluidkommunikationsöppning 208. l höljet 202 finns en bunt 216 (som inte visas i tvärsektion), som är sammansatt av ett flertal ihåliga fibrermembran. Bunten har samma generella tvärsektionsform som höljets inre. Bunten 216 avslutas vid den främre änden med rörskivan 218 (som inte visas i tvärsektion). Som visas har rörskivan 218 en (trappstegsformad) ytteryta, i vilken ett koncentriskt centralt parti sträcker sig förbi det omgivande ringformade partiet. En vågfjäder 226 är placerad mellan änden på höljet 202 och rörskivans 218 inneryta. Vågfjädern 226 ger en elastisk kraft anordnad att rikta rörskivan 218 i längdriktningen utåt från höljet 202. Det främre ändtillslutningslocket 228 är anordnat att stadigt fastgöras vid höljet 202 med användning av (ej visade) bultar. En packning 230 är placerad mellan det främre ändtillslutningslocket 228 och den främre flänsen 204 hos höljet 202, så att man åstadkommer fluidtätning när tillslutningslocket 228 är stadigt fäst vid höljet 202. En O-ring 234 är i kontakt med rörskívans 218 ytteryta vid det ringformade partiet och hålls under fluidtätning med den främre ändtiilslutningen 228 när denna och höljet 202 är fastgjorda, beroende på de längsgående, utåtriktade krafter som utövas av vågfjädern 226.. Det främre taiazzi-4 12 ändtillslutningslocket 228 är försett med en_ öppning 236 för fluidförbindelse genom permeatorn 200 med öppningarna i de ihåliga fibermembranen.Fig. 2 shows the front part of a permeator, which is generally denoted by the reference numeral 200. The permeator 200 comprises a housing 202, which has a circular cross-sectional shape. The housing 202 is provided with a front end flange 204 and a fluid communication opening 208. In the housing 202 there is a bundle 216 (not shown in cross section), which is composed of a plurality of hollow fiber membranes. The bundle has the same general cross-sectional shape as the interior of the housing. The bundle 216 terminates at the front end with the tube sheet 218 (not shown in cross section). As shown, the tube sheet 218 has a (stepped) outer surface in which a concentric central portion extends past the surrounding annular portion. A wave spring 226 is located between the end of the housing 202 and the inner surface of the tube sheet 218. The wave spring 226 provides an elastic force arranged to direct the tube sheet 218 in the longitudinal direction outwards from the housing 202. The front end closure cover 228 is arranged to be firmly attached to the housing 202 using bolts (not shown). A gasket 230 is located between the front end closure cover 228 and the front flange 204 of the housing 202 so as to provide fluid sealing when the closure cover 228 is securely attached to the housing 202. An O-ring 234 is in contact with the outer surface of the tubular disc 218 at the annular portion. and is held under fluid seal with the front end closure 228 when this and the housing 202 are secured, depending on the longitudinal, outwardly directed forces exerted by the wave spring 226. The front end closure cover 228 is provided with an opening 236 for fluid communication through the permeator 200. with the openings in the hollow fiber membranes.

Fig. 3 illustrerar det främre partiet av en permeator, som generellt är betecknad med hänvisningssiffran 300. Permeatorn 300 omfattar ett hölje 302.Fig. 3 illustrates the front portion of a permeator, generally designated by the reference numeral 300. The permeator 300 comprises a housing 302.

Höljet 302 har en främre fläns 304 och ett från detta utgående buntbegränsande rör 303. Den främre flänsen 3014 har en stor central borrning, och ändpartiet av det buntbegränsande röret 303 sträcker sig in i borrningen, så att det finns ett. ringformat område mellan ytterytan på röret 303 och ytan på borrningen i flänsen 3014. Ett mellanlägg 305 är placerat i borrningen och den främre flänsen 3011- för fastgöring av röret 303 däri. Mellanlägget 305 har ett i längdriktningen utsträckt parti, som är anordnat att fästas vid röret 303 och i längdriktningen sträcker sig? förbi röret 303. Vid den från röret 303 vända änden av distansele- _ mentet eller mellanlägget 305 finns ett i sidled utskjutande parti, vilket berör. den yta, som avgränsar borrningen i flänsen 300. Flänsen 3014 är försedd med en öppning 308 för tillförsel av fluid till det ringformade området omkring röret 303. Den längsgående ytan av distanselementet 305 har fluidinloppsöppningar 307 för kommunikation av gaser mellan det inre av röret 303 och det ringformade omrâdet omkring röret 303, och distanselementet 305 fungerar sålunda som en samlingskammare för fluiddistribution. e En bunt 316 (som inte visas i tvärsektion), som är sammansatt av ett flertal ihåliga fibermembran, är placerad i röret 303 och sträcker sig förbi röret 303 och distanselementet 307 in i en rörskiva 318 (som inte visas i tvärsektion).The housing 302 has a front flange 304 and a bundle defining tube 303 extending therefrom. The front flange 3014 has a large central bore, and the end portion of the bundle limiting tube 303 extends into the bore so that there is one. annular area between the outer surface of the tube 303 and the surface of the bore in the flange 3014. A shim 305 is located in the bore and the front flange 3011- for securing the tube 303 therein. The spacer 305 has a longitudinally extending portion which is arranged to be attached to the tube 303 and extends longitudinally? past the tube 303. At the end of the spacer element or spacer 305 facing away from the tube 303 there is a laterally projecting portion, which touches. the surface defining the bore in the flange 300. The flange 3014 is provided with an opening 308 for supplying fluid to the annular area around the tube 303. The longitudinal surface of the spacer 305 has fluid inlet openings 307 for communicating gases between the interior of the tube 303 and the annular area around the tube 303, and the spacer 305 thus acts as a collection chamber for fluid distribution. A bundle 316 (not shown in cross section), which is composed of a plurality of hollow fiber membranes, is located in the tube 303 and extends past the tube 303 and the spacer element 307 into a tube sheet 318 (not shown in cross section).

Rörskivan 318 är placerad i borrningen av den främre flänsen 300, och en vâgfjäder 326 är placerad mellan innerytan av rörskivan 318 och den i sidled utsträckta ytan av distanselementet 305. ' Ändtillslutningslocket för permeatorn 300 innefattar tvâ element, av vilka det första är ett rörskivetätningselement 335, som befinner sig intill den främre flänsen 300, och ett fluiddistributionselement 329, som är placerat på den andra sidan av tätningselementet 335. Tätningselementet 335 har en tillräckligt liten koncentrisk borrning för att ge tillräcklig yta för fluidtätande kontakt med en O-ring 3314, som i sin tur är i kontakt med rörskivans 318 ytteryta. Borrningen i tätningselementet 335 har tillräckligt stor diameter för att det inte skall ske någon otillbörlig 'begränsning av flödet från kanalerna i de ihåliga fibrerna.The tube sheet 318 is located in the bore of the front flange 300, and a wave spring 326 is located between the inner surface of the tube sheet 318 and the laterally extending surface of the spacer member 305. The end closure cap of the permeator 300 includes two members, the first of which is a tube sheet seal member 33. , located adjacent the front flange 300, and a fluid distribution member 329 located on the other side of the sealing member 335. The sealing member 335 has a sufficiently small concentric bore to provide sufficient surface area for fluid sealing contact with an O-ring 3314, which in turn is in contact with the outer surface of the tube sheet 318. The bore in the sealing element 335 has a sufficiently large diameter that there should be no undue restriction of the flow from the channels in the hollow fibers.

Fluiddistributionselementet 329 är försett med en öppning 336 för fluidförbin- delse från permeatorn. En packning 330 är placerad mellan den främre flänsen 304 och tätningselementet 335, och en packning 331 är placerad mellan tätningselementet 335 och fluiddistributionselementet 329. Packningarna är anordnade att ge fluidtätning mellan elementen när dessa är förbundna med 7910321-4 13 varandra, t.ex. med hjälp av (ej visade) bultar.The fluid distribution element 329 is provided with an opening 336 for fluid communication from the permeator. A gasket 330 is located between the front flange 304 and the sealing member 335, and a gasket 331 is located between the sealing member 335 and the fluid distribution member 329. The gaskets are arranged to provide fluid sealing between the members when they are connected to each other, e.g. using bolts (not shown).

Fig. 4 visar det främre partiet av en permeator, som generellt anges med hänvisningssiffran 400. Permeatorn 400 innefattar ett hölje 402, som har en främre ände med större diameter, och en främre fläns 404 och en fluidförbin- delseöppning 408. Inne i höljet 402 finns ett knippe 416 (som inte visas i tvärsektion), som är sammansatt av ett flertal ihåliga fibermembran. Bunten har samma generella tvärsektionsform som höljets inre. Bunten 416 passerar genom en samlingskammare 405 försedd med (ej visade) distributionsöppningar. Kam- maren 405 är belägen inne i den främre änden av höljet 402 och tjänar till att fördela fluider, som passerar till eller från fluidförbindelseöppningen 408. Bunten 416 avslutas vid den främre änden med en rörskiva 418 (som inte visas i ~ tvärsektion). Vågfjädrar 426a och 426b är åtskilda medelst en mellanläggsbricka 427 och tjänar till att bilda ett elastiskt element mellan samlingskammaren 405 och rörskivan 418. Genom att utnyttja alternerande vâgfjädrar och meilanläggs- brickor kan man uppnå önskat mellanrum och flexibilitet. Följaktligen kan man uppnå lämpliga krafter utan att bekymra sig om snäva toleranser beträffande tjockleken på rörskivan. Ett ringformigt tätande mellanlägg 435 är placerat vid ytan av rörskivan 418. Det ringformiga tätande mellanlägget har en O-ring 437 på sin mot rörskivan 418 vända sida, och en O-ring 439 placerad på sin motsatta sida. Det främre tillslutningslocket 428 är anordnat att stadigt fästas på höljet 402 med (ej visade) bultar och täcka borrníngen i höljet. En O-ring 430 är placerad mellan det främre ändtillslutningslocket 428 och den främre flänsen 404, så att fluidtätning uppnås när det främre ändtillslutningslocket 428, som är försett med en fluidkommunikationsöppning 436, är stadigt fastgjort vid höljet.Fig. 4 shows the front portion of a permeator, generally indicated by the reference numeral 400. The permeator 400 includes a housing 402 having a larger diameter front end, and a front flange 404 and a fluid communication port 408. Inside the housing 402 there is a bundle 416 (not shown in cross section), which is composed of a plurality of hollow fiber membranes. The bundle has the same general cross-sectional shape as the interior of the housing. The bundle 416 passes through a collection chamber 405 provided with (not shown) distribution openings. The chamber 405 is located inside the front end of the housing 402 and serves to distribute fluids passing to or from the fluid connection opening 408. The bundle 416 terminates at the front end with a tube sheet 418 (not shown in cross section). Wave springs 426a and 426b are separated by a shim 427 and serve to form an elastic member between the collection chamber 405 and the tubular plate 418. By utilizing alternating wave springs and shims, the desired spacing and flexibility can be achieved. Consequently, suitable forces can be obtained without worrying about tight tolerances regarding the thickness of the tube sheet. An annular sealing liner 435 is located at the surface of the tube sheet 418. The annular sealing liner has an O-ring 437 on its side facing the tube sheet 418, and an O-ring 439 located on its opposite side. The front closure cover 428 is arranged to be firmly attached to the housing 402 with bolts (not shown) and cover the bore in the housing. An O-ring 430 is positioned between the front end closure cover 428 and the front flange 404 so that fluid sealing is achieved when the front end closure cover 428, which is provided with a fluid communication opening 436, is securely attached to the housing.

En O-ring 439 är i kontakt med ändtillslutningslocket 428 när detta är fäst vid höljet. Fluidtätning âstadkommes genom de krafter, som utövas på rörskivan 418 av vågijädrarna 426a och 426b. Dessa krafter ger också fluidtät tätning av O- ringen 477 mot ytan på rörskivan 418. Bredden på det ringformiga tätande mellanlägget 435 kan väljas för att ge den önskade hoptryckningen av vågfjädrarna 426a och 426b och sålunda möjliggöra för vågfjädrarna att åstadkomma önskade tryck.An O-ring 439 is in contact with the end closure cover 428 when attached to the housing. Fluid sealing is provided by the forces exerted on the tube sheet 418 by the wave springs 426a and 426b. These forces also provide a tight seal of the O-ring 477 against the surface of the tubular plate 418. The width of the annular sealing liner 435 can be selected to provide the desired compression of the wave springs 426a and 426b, thus enabling the wave springs to produce desired pressures.

Claims (10)

1910321-4 14 PATENTKRAV1910321-4 14 PATENT REQUIREMENTS 1. Permeator innefattande ettdångsträckt röríormat hölje (102) försett med minst en öppen ände, ett väsentligen fluidogenomträngligt ändtillslutnings- lock (128), som är löstagbart fäst vid och täcker höljet vid den öppna änden samt är försett med minst en fluidförbindelseöppning (136), ett flertal ihåliga fibrer, som uppvisar selektivitet gentemot genomträngning av åtminstone en fluid i en fluidblandning innehållande minst en annan komponent, varvid de ihåliga fibrerna är i huvudsak parallella och sträcker sig i längdriktningen för att bilda minst en bunt (116) i höljet (102), en väsentligen fluidogenomtränglíg rörskiva (118) försedd med en ytteryta, varvid de ihåliga fibrerna i nämnda bunt eller buntar är inbäddade i rörskivan så att kanalerna i de ihåliga fibrerna ger fluidförbindelse genom rörskivan, och varvid nämnda ytteryta sträcker sig förbi periferin av nämnda bunt eller buntar (116) och befinner sig intill ändtillslutningslocket (128), k ä n n e t e c k n a d av att minst ett elastiskt element (126) samverkar mellan höljet (102) och rörskivan (118) och är anordnat att på rörskivan utöva en kraft, som i huvudsak är riktad i längdriktningen utåt från höljets öppna ände, att första tätningsorgan (130) är placerade mellan ändtillslutningslocket (128) och höljet (102) och ger en väsentligen fluidtät tätning mellan dessa, och att andra tätningsorgan (134) är placerade mellan ändtillslutningslocket (128) och rör- skivans (118) ytteryta och väsentligen omger nämnda i rörskivan inbäddade bunt eller buntar, varvid nämnda elastiska element (126) ger tillräcklig kraft på i rörskivan, så att de andra tätníngsorganen (1311) åstadkommer väsentligen fluidtät tätning mellan rörskivans ytteryta och ändtillslutningslocket (128).A permeator comprising a tapered tubular housing (102) having at least one open end, a substantially fluid impermeable end closure cap (128) removably attached to and covering the housing at the open end and provided with at least one fluid communication opening (136), a plurality of hollow fibers having selectivity to permeate at least one fluid into a fluid mixture containing at least one other component, the hollow fibers being substantially parallel and extending longitudinally to form at least one bundle (116) in the housing (102); , a substantially fluid impermeable tube sheet (118) having an outer surface, the hollow fibers in said bundle or bundles being embedded in the tube sheet so that the channels in the hollow fibers provide fluid communication through the tube sheet, and said outer surface extending beyond said bundle or periphery bundles (116) and located next to the end closure cover (128), characterized in that at least one elastic element (126) cooperates between the housing (102) and the pipe plate (118) and is arranged to exert on the pipe plate a force which is directed substantially longitudinally outwards from the open end of the housing, that first sealing means (130) are placed between the end closure cover ( 128) and the housing (102) and provides a substantially fluid tight seal therebetween, and that other sealing means (134) are located between the end closure cover (128) and the outer surface of the tube sheet (118) and substantially surround said bundle or bundles embedded in the tube sheet, said elastic element (126) provides sufficient force in the tube sheet so that the second sealing means (1311) provide a substantially fluid tight seal between the outer surface of the tube sheet and the end closure cap (128). 2. a Permeator enligt 'patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att rörskivan åtminstone delvis befinner sig inne i höljet och är i längdriktningen glidbart placerad i höljet.2. A permeator according to claim 1, characterized in that the tube sheet is at least partially inside the housing and is slidably located in the housing in the longitudinal direction. 3. Permeator enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att det 'elastiska elementet är i kontakt med höljets inneryta och rörskivan. ll.3. A permeator according to claim 1 or 2, characterized in that the elastic element is in contact with the inner surface of the housing and the tube sheet. ll. 4. Permeator enligt något av patentkraven l till 3, k ä n n e t e c k n a d av att det elastiska elementet eller elementen i kontakt med höljets ändyta och rörskivan.Permeator according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the elastic element or elements are in contact with the end surface of the housing and the tube sheet. 5.. Permeator enligt något av patentkraven 1 till 4, k ä n n e t e c k n a d av att rörskivan är anordnad att tas bort från permeatorn. 7910321-4 15A permeator according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the tube sheet is arranged to be removed from the permeator. 7910321-4 15 6. Permeator enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a d av att rörskivan befinner sig utanför höljet.Permeator according to claim 1, characterized in that the tube sheet is located outside the casing. 7. Permeator enligt något av patentkraven l till 5, k ä n n e t e c k n a d av att det elastiska elementet är en fjäder.Permeator according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the elastic element is a spring. 8. Permeator enligt något av patentkravenl till 7, k ä n n e t e c k n a d av att rörskivans ytteryta är väsentligen vinkelrät mot orienteringen av de ihåliga fibrerna.A permeator according to any one of claims 7 to 7, characterized in that the outer surface of the tube sheet is substantially perpendicular to the orientation of the hollow fibers. 9. Permeator enligt något av patentkraven l till 8, kännetecknad avattdenharen enda öppenände.Permeator according to one of Claims 1 to 8, characterized in that it has a single open end. 10. Permeator enligt något av patentkraven 1 till 9, k ä n n e t e c k na d av att den har en enda flberbunt. , ......,_.__ _._..._..-. .,_._..í_.__ .g ... ...____..._.__.....___-..-., . n..Permeator according to one of Claims 1 to 9, characterized in that it has a single bundle of fibers. , ......, _.__ _._..._..-. ., _._ .. í _.__ .g ... ...____..._.__.....___-..-.,. n ..