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Die Erfindung betrifft ein Filter zum Entsalzen von salzigem Wasser, insbesondere von Meerwasser, mittels Umkehrosmose mit stabförmigen Filterelementen.
Es ist aus der Praxis bekannt geworden, dazu ein Grundstäbchen, zu verwenden, das an seinem Umfang mit Segmentleisten versehen und dadurch gekennzeichnet ist, dass sowohl das Grundstäbchen als auch die Segmentleisten aus demselben meereswasserbeständigem Metall bestehen, wobei das Grundstäbchen einen etwas grösseren Wärmeausdehnungskoeffizient aufweist als die Segmentleisten, dass die Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten bei der Herstellung der zwei Bauteile durch Unterschiede im Herstellungsverfahren, beispielsweise durch unterschiedliche Wärmebehandlung oder Profilziehung erreicht wird, und dass nach dem Zusammenbau der Bauteile durch Kalibrierziehung die Stirnflächen der Segmentleisten zusammengepresst werden und nach der Erwärmung auf die Temperatur des Filtriermediums, d. h.
des Meereswassers, Filtrierschlitze passender Grösse, im Bereich von (1 = 0, 1 nm), bilden, wobei das Filtermedium, d. h. das Meerwasser, als Energieträger für die Erwärmung dient.
Dieses Filter ist auch in der noch nicht bekanntgemachten österreichischen Patentanmeldung A 1355/96 des Anmelders beschrieben.
Dieses Filter arbeitet zufriedenstellend, doch ist die getrennte Fertigung der Filterstäbchen und der Segmentleisten und deren Montage aufwendig und teuer. Die vorliegende Erfindung bezweckt, diesen Nachteil zu vermeiden und ein Filter anzugeben, das einfacher und günstiger herzustellen ist.
Erfindungsgemäss wird dazu ein Filterstab aus einer austenitischen, korrosionsbeständigen Stahilegierung, der insbesondere Cr, Ni, Mo und Cu als Legierungselemente enthält, mit konzentrierter Salpetersäure behandelt oder einer Oberflächenglühung mit anschliessender Behandlung mit konzentrierter Schwefelsäure unterworfen, wodurch es bis In eine Tiefe ti zu einer Gefügeänderung des Stahls kommt, sodann werden mittels Profil-Scheibenfräsern Einschnitte entlang von Erzeugenden geschaffen, deren Ränder Stegform aufweisen und eine Dicke ts haben, die im Rahmen der Herstellungstoleranz im wesentlichen der Tiefe ti entspricht, aber keinesfalls grösser als diese ist, worauf die Ränder durch plastisches Verformen, beispielsweise durch Ziehen durch Rundkaliber, in Ihre Endform gebracht werden.
Die Verwendung von Kupfer als Legierungselement erfolgt, weil das Kupfer gegenüber den anderen drei Legierungselementen den niedrigsten Schmelzpunkt und den grössten Wärmeausdehnungs-Koeffizien- ten hat. Durch den einstückigen Aufbau des erfindungsgemässen Filters ist es nicht notwendig, Segmentleisten mit höchster Passgenauigkeit in Nuten einzuschieben, der Fräsvorgang kann voll automatisiert werden und die Anzahl der Schlitze kann bei gleichem Stabdurchmesser erhöht werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert : Dabei zeigt die Fig. 1 einen erfindungsgemässen Filterstab in drei zeitlich aufeinanderfolgenden Darstellungen und die Fig. 2 einen eingebauten erfindungsgemässen Filterstab
Die Fig. 1 a zeigt einen Rohling eines Filterstabes 1, bei dem schematisch der Oberflächenbereich des gezogenen Profils, der mit konzentrierter Salpetersäure, oder durch Glühen und Behandlung mit konzentrierter Schwefelsäure bis in die Tiefe t, beeinflusst wurde, eingezeichnet ist. Diese Behandlung kann kontinuierlich erfolgen.
Aus Fig. 1 b ISt die, gegebenenfalls kontinuierlich durchgeführte, Bearbeitung mittels mehrerer ProfilScheibenfräser b1, b2, b3, b4, ersichtlich. Dabei bleiben an der Peripherie des Filterstabes 1 Stege stehen, deren Dicke t2 um eine Toleranz kleiner ist als die Tiefe t,. Die Tiefe ti und die Dicke tz sind nur einige Zehntelmillimeter gross.
Die Fig. 1 c zeigt die definitive Verformung durch Ziehen durch ein Rundkaliber. Der Hohlraum 3 und die Schlitze 4 dienen, wie bei den vorbekannten Vorrichtungen, der Ableitung des gefilterten Mediums und der Filterung des reinen Mediums zufolge der Umkehrosmose aus dem zu filternden Medium, das sich im Raum zwischen den Filterstäbe 1 befindet.
Die erfindungsgemässe Ausbildung der Filterstäbe 1 ermöglicht die einzelne Anordnung der Filterstäbe, somit die Vergrösserung des Abstandes bzw. Raumes zwischen den Filterstäben und dadurch die Verlängerung der Intervalle zwischen zwei aufeinanderfolgenden Rückspülungen, wodurch der Wirkungsgrad der Anlage vergrössert wird.
Gemäss dem Stand der Technik stützen die Filterstäbe einander mechanisch, was kompakt bauende Anlagen erlaubt, die aber rasch versumpfen. Weil erfindungsgemässe Filterstäbe einstückig ausgebildet sind, ist es möglich, ihre Formstabilität (Geradehaltung) durch eine leichte Vorspannung zu erreichen.
Diese Vorspannung wird durch Druckfedern 5a. 2 bewirkt, die einerseits über Gewindefortsätze 5a auf die Filterstäbe 1, anderseits auf eine Spannplatte 15a wirken. Die korrosionsbeständigen Druckfedern 5a. 2 bestehen aus austenitischem, rostfreiem Stahl oder aus doppelt federharter Zinnbronze und werden mittels der Muttern 5a. 3 problemlos vorgespannt. bevorzugt mittels eines in die Nuten 5a. 4 eingreifenden Moment- schlüsseis.
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Die Spannplatte 15a ist am Rande mit einem Zylinder 18a verbunden, der wiederum mittels Bügeln 18b an der unteren Seite des Zylinders und mittels Befestigungsschrauben 18c an der Trag- und Dichtungsplat- te 7 befestigt ist. Für die Zentrierung des Zylinders 18a Ist dieser an seiner unteren Seite mit einem Vorsprung 18d und gegen Tangentialverschiebung mit dem Stift 18e gesichert. Das Gehäuse des Überdruckbehälters ist mit 14 bezeichnet.
Die Befestigung der unteren Enden der Filterstäbe 1 erfolgt gemäss dem Stand der Technik
Die oberen Enden der erfindungsgemässen Filterstäbe 1 weisen ein angeschweisstes Ansatzstück mit einem Gewinde 5a auf. Die Unterlagsscheibe 5a. 1 mit Zutritt-Kanälen 5a. 1. 1 und mit einer Öffnung 5a. 1. 2 mit Spiel ermöglichen den Zutritt von Überdruckwasser zu den Schlitzen 4 an den Filterstäben im Betrieb, aber auch in umgekehrter Richtung während der Rückspülung.
Die Zwischenräume 5a. 5, Fig. 2b zwischen benachbarten Filterstäben 1 haben die Form von Sechskantsäulen zwischen den Umfangsabaschniten benachbarter Fiiterstäbe, erscheinen aber in der Ansicht der Fig. 2b als Dreieckszwickel zwischen den radial vorstehenden Spannmuttern.
Die obere Grenze für den Betriebsdruck erfindungsgemässer Anlagen liegt gegenwärtig bei 160 bar und somit weit über dem technischen Stand und den Möglichkeiten von üblichen Filteranlagen. Erreichbar sind solche Drücke mit Pumpen, insbesondere bei Anwendung von Spezial-Membranpumpen mit Elastomermembranen, die dem Stand der Technik entsprechen.
Nach umfangreichem Studium der Zusammensetzung des Meereswassers und dessen Salzgehalt kann festgehalten werden, dass eine Möglichkeit für die Abfiltrierung des Salzgehaltes in zwei Stufen besteht. In der ersten Stufe erreicht man eine Abfilterung von durchschnittlich 99, 75 % mittels Schlitzen mit einer Spaltbreite von etwa 0, 5 nm (5 A) ; in der zweiten Stufe kann der Rest von 0, 25 %, zumeist MgBr2 und Spurenelemente, mittels Schlitzen mit einer Spaltbreite von etwa 0, 25 nm (2, 5 Â) ausgefiltert werden.
Hintergrundmformation
Die Ozeane stellen etwa 70, 8 % der Gesamtoberfläche der Erde dar. Der Stille, der Atlantische und der Indische Ozean samt arktischen und antarktischen Gewässern enthalten 97, 2 % der Wasserreseven der Erde.
Gegenwärtig wird dem Studium des Meeres grosse Aufmerksamkeit gewidmet, insbesondere dem organischen Leben, der chemischen Zusammensetzung, der Geologie des Meeresbodens und den physiklischen Besonderheiten. Die Zukunft der Menschheit ist in grossem Mass von den potentiellen Versorgungsquellen für Nahrung, Mineralien und Energie aus dem Ozean abhängig.
Zuerst das Wasser selbst. Der Gehalt an Kochsalz (NaCI) macht das Meerwasser zum Trinken und für die Landwirtschaft ungeniessbar. Sein Gehalt in 1 kg Meerwasser beträgt nach neueren Angaben etwa 35 g [1. 21] "Standardmeerwasser" = 34, 5 g (Salz)/kg Meerwasser/, wobei das Kochsalz etwa 80 % des Gesamtsalzgehaltes ausmacht.
Das Meerwasser ist ein sehr kompliziert aufgebauter Stoff, in welchem 73 der 105 natürlichen Elemente enthalten sind. Im Meerwasser befindet sich ausser Kochsalz noch grössere Mengen von MgS04, KsSOt.
CaS04 ; die zusammen ungefähr 13 % ausmachen. Andere Salze und tonen : HCOa', CO -. Bromide wie MgBr2, H3 B04 Borsäure, Sr3+, NaF und andere Fluoride, Si und Spurenelemente machen zusammen nur weniger als 1 % der Meereswassersubstanzen aus.
Im Meereswasser sind auch Gase gelöst, 02 und C02, aber auch N2, nach Ullmann, Bd. 24/214/.
Sehr wichtig für das Leben im Meerwasser sind von anderen chemischen Elementen das Kalzium, Silizium und Phosphate für die Muscheln und Skelette von anderen Meerestieren. Ausserdem Cd, Cr, TI, Sb, Zr, Pt ; nach Rösler, 242.
Der Salzgehalt der Ozeane schwankt zwischen 33 % o und 37 % o (% o = Promille). Siehe auch Meere nach KOVALENKO/1. 4/15, 1. 21/214/Ullmann, Salzgehalt zwischen 7 % o in der Ostsee und 43 % o im Arabischen Golf, in : Saline Water Conversion Corp., Kingdom of Saudi Arabia, Conversion of Seawater 20, im Arabischen Golf durchschnittlich 56 % o.
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Literaturübersicht :
EMI3.1
<tb>
<tb> 1. <SEP> 1 <SEP> Das <SEP> Meer <SEP> und <SEP> das <SEP> Meerwasser <SEP> The <SEP> Physical <SEP> Earth, <SEP> 1977/Rus. <SEP> Über- <SEP>
<tb> Auch <SEP> nach <SEP> 1.4/16 <SEP> setzung:Nasa <SEP> planeta <SEP> "MIR"Moskva
<tb> 1985/72.
<tb>
1. <SEP> 2 <SEP> Übersicht <SEP> über <SEP> das <SEP> Problem <SEP> Prumyslova <SEP> a <SEP> anorganicka <SEP> chemie
<tb> Meerwasserentsalzung <SEP> BÜCHNER <SEP> W.,SCHLIEBS <SEP> R.,WINTER <SEP> G.,
<tb> Auch <SEP> nach <SEP> 1. <SEP> 21/223 <SEP> BUCHEL <SEP> K. <SEP> H./Industr. <SEP> u. <SEP> anorg. <SEP> Ch./ <SEP>
<tb> SNTL <SEP> Praha, <SEP> 1991/32-35 <SEP>
<tb> 1.2.1 <SEP> Standard-Meerwasser <SEP> Ullmanns <SEP> Encyklopädie <SEP> der <SEP> tech-
<tb> 1. <SEP> Struktur <SEP> des <SEP> Wassers <SEP> nischen <SEP> Chemie <SEP> Band <SEP> 24, <SEP> 1983/
<tb> 6. <SEP> Meerwasserentsalzung <SEP> /213,214,222-226,228
<tb> 1. <SEP> 2. <SEP> 2 <SEP> Salze, <SEP> Elemente <SEP> und <SEP> Spurele-Nach <SEP> 1. <SEP> 5/82-89, <SEP> 91-102. <SEP> 1. <SEP> 51/202- <SEP>
<tb> mente <SEP> : <SEP> ber <SEP> 5 <SEP> A <SEP> minimale <SEP> 221.
<tb>
Kristalldimensionen, <SEP> Dichte- <SEP> 1.2.3/62,63,66. <SEP> 1.3/312-313.
<tb>
Minimale <SEP> Kristalldimensio- <SEP> 1. <SEP> 4/15. <SEP> 1.5/82-102
<tb> nen <SEP> unter <SEP> 5 <SEP> A
<tb> 1. <SEP> 2. <SEP> 3 <SEP> Inhalt <SEP> von <SEP> Spurenelementen <SEP> BULJAN <SEP> : <SEP> ZANIMLJIVA <SEP> OCEANOGRAFIJA <SEP>
<tb> /Auch <SEP> in <SEP> Meeresorganismen/ <SEP> MH <SEP> SPLIT,1960,62,63/Interessante
<tb> /Auch/74,1. <SEP> 3/242/Ozeanographie/
<tb> 1. <SEP> 3 <SEP> Salzinhsit <SEP> nach <SEP> K'in <SEP> KC1 <SEP> Rosler <SEP> H. <SEP> and <SEP> H. <SEP> Lange <SEP> : <SEP>
<tb> Geochemical <SEP> Tables <SEP> EDITION <SEP> LEIPZIG, <SEP> 1972/313 <SEP>
<tb> 1. <SEP> 4 <SEP> Salzinhalt <SEP> nach <SEP> K'in <SEP> K2S04 <SEP> KOVALENKO <SEP> V. <SEP> P. <SEP> :
<SEP> TERMICESKOE <SEP> OPRE- <SEP>
<tb> SNENIE <SEP> MORSKOJ <SEP> VODY."TRANSPORT"
<tb> MOSKVA <SEP> 1966/15
<tb> /Thermische <SEP> eerwasserentsalzung/
<tb> 1. <SEP> 5 <SEP> Minimale <SEP> Kristalldimensio- <SEP> ATOM-UND <SEP> MOLEKULARPHYSIK <SEP> 4.TEIL
<tb> nen <SEP> in <SEP> X <SEP> KRISTALLE. <SEP> SPRINGER-V. <SEP> BERLIN <SEP> 1953 <SEP>
<tb> /82-102
<tb> 1. <SEP> 5. <SEP> 1 <SEP> Dtto <SEP> 1. <SEP> 5 <SEP> STRUKTJRA <SEP> A <SEP> VLASTNOSTI <SEP> KRYSTALU
<tb> KRAUS <SEP> 1., <SEP> ACADEMIA <SEP> PRAHA <SEP> 1993.
<tb>
/202-221
<tb> 1. <SEP> 6 <SEP> Dichte <SEP> von <SEP> Kristallenund <SEP> CHEMICKt <SEP> TABULKY <SEP> ANDRL <SEP> K <SEP> & <SEP> K01. <SEP>
<tb>
Elementen <SEP> alfa <SEP> Bratislava <SEP> 1957/22-61
<tb> 1. <SEP> 7 <SEP> Wasser, <SEP> Herkunft <SEP> und <SEP> Grenz- <SEP> Ullmanns <SEP> Encyklopadie <SEP> der <SEP> techwerte <SEP> der <SEP> wichtigsten <SEP> Was- <SEP> nischen <SEP> Chemie <SEP> 18. <SEP> BAND, <SEP> MÜNCHEN <SEP>
<tb> serinhaltsstoffe <SEP> 1967/429-431 <SEP> ; <SEP> 428 <SEP>
<tb> 1. <SEP> 7. <SEP> 1 <SEP> Wasserh rte <SEP> Dtto <SEP> 1. <SEP> 7,/422,423
<tb> 2. <SEP> 1 <SEP> märmedehnungskoeffiziente <SEP> FYSIKALNE <SEP> CHEMICKE <SEP> TABULKY,Kap.
<tb>
/Metalle/III <SEP> ; <SEP> SNTL <SEP> 1953 <SEP> Praha.
<tb> <SEP>
2. <SEP> 1. <SEP> 1 <SEP> Schmelzpunkte/Metalle/SCHLAG <SEP> NACH <SEP> Natur <SEP> 1956 <SEP> LEIPZIG
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