DE102009020932A1 - Druckaustauscher mit Linearantrieb - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Bereich der Technik von Umkehrosmoseanlagen auf einen Druckaustauscher sowie eine Umkehrosmoseanlage unter Ausnutzung der Energierückgewinnung. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Druckausgleich sowie die Verwendung eines erfindungsgemäßen Druckaustauschersystems.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Bereich der Technik von Umkehrosmoseanlagen auf einen Druckaustauscher sowie eine Umkehrosmoseanlage unter Ausnutzung der Energierückgewinnung. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Druckausgleich sowie die Verwendung eines erfindungsgemäßen Druckaustauschersystems.
  • Energierückgewinnungssysteme bei kleinen Hochdruck-Umkehrosmoseanlagen sind momentan aufgrund mangelnder Verfügbarkeit und mangelnder Qualität nicht üblich. Angesichts steigender Energiepreise bietet es sich zukünftig jedoch auch im Bereich der kleinen Umkehrosmoseanlagen an, die energetische Effizienz der Anlage durch Energierückgewinnungssysteme zu verbessern.
  • Derzeit sind beispielsweise ventilgesteuerte Druckaustauscherkonzepte zur Energierückgewinnung bekannt. Dabei ist jedoch die Konstruktion und Ansteuerung der Ventile problematisch, da bei ungünstigen Umsetzungen heftige Druckstöße auftreten können. Die Wahl der Ventile und die Gestaltung der Umschaltung stellen große Herausforderungen bei der Realisierung von ventilgesteuerten Druckaustauschern dar. Neben der speziellen Gestaltung der Ventilblöcke sowie der komplizierten Ansteuerung sind mehrere Spezialpumpen (Befüllpumpe, Hochdruckpumpe und Rezirkulationspumpe) erforderlich, die teilweise für kleine Volumenströme nicht im Markt erhältlich sind.
  • Außerdem ist aus dem Stand der Technik eine Meerwcsserentsalzungsanlage mit Energierückgewinnung der Firma Danfoss bekannt. Diese Anlage weist eine Axialkolbenpumpe, welche das Meerwasser komprimiert, und einen Axialkolbenmotor auf, welcher den Druck des Konzentrats ausnutzt. Solche Energierückgewinnungssysteme sind aufgrund ihres Grundkonzeptes in Ihrem Wirkungsgrad nur mit sehr viel Aufwand zu verbessern, was sich vor allem im häufigen Teillastbetrieb nachteilig auswirkt. Beispielsweise sind bei einer Umkehrosmoseanlage, die direkt mit einer photovoltaischen Energieversorgung gekoppelt ist, besonders häufig Teillastzustände zu erwarten. Da bei den am Markt verfügbaren Axialkolbenpumpen üblicherweise mit ca. 80% Wirkungsgrad gerechnet werden kann, stellt dieses System eine sehr gute Option dar. Die Verfügbarkeit insbesondere von Systemen für Kleinstanlagen ist mit diesem System nicht gegeben. Ein weiterer Nachteil dieser Systeme ist die unflexible, feste Ausbeuterate, was v. a. beim Einsatz von Brackwasser oder der Abtrennung von Stoffen in geringer Konzentration nachteilig ist, da jede Ausbeuterate eine spezielle Kombination einer bestimmten Baugröße der Axialkolbenpumpe, mit einer bestimmten Baugröße des Axialkolbenmotors bedeutet.
  • Außerdem ist im Bereich der Umkehrosmoseanlagen die Clark Pump als Druckintensivierungssystem mit zwei gekoppelt arbeitenden Differenzialzylindern bekannt. Das System besitzt wiederum viele Kolbendichtungen und Ventile, welche bei Dauereinsatz hohe Ersatz- und Wartungskosten mit sich ziehen. Weiterhin stellt sich wieder die feste Ausbeuterate als nachteilig dar. Im Umschaltpunkt fließt weder Feed noch Konzentrat, so dass das gesamte System zum Stillstand kommt und der Druck absinkt. Für die Mitteldruckpumpe entsteht am Umschaltpunkt eine Lastspitze.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Energierückgewinnungssystem zur Verfügung zu stellen, welches einfach und kostengünstig herzustellen ist, einfach ansteuerbar ist und geringen Wartungsaufwand nach sich zieht. Außerdem sollen die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme beseitigt werden.
  • Diese Aufgabe wird durch den Druckaustauscher nach Anspruch 1 sowie die Umkehrosmoseanlage nach Anspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Druckaustauschers sowie der erfindungsgemäßen Umkehrosmoseanlage werden in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen gegeben. Weiterhin wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch das Verfahren zum Druckaustausch nach Anspruch 14 sowie die Verwendung des Druckaustauschers nach Anspruch 15 gelöst.
  • Erfindungsgemäß enthält das Druckaustauschersystem mindestens ein erstes und mindestens ein zweites Druckrohr. Das mindestens eine erste Druckrohr sowie das mindestens eine zweite Druckrohr sind jeweils in eine erste und eine zweite Kammer aufgeteilt, wobei die erste und die zweite Kammer des mindestens einen ersten sowie des mindestens einen zweiten Druckrohrs mit einer Zufluss- und einer Abflussleitung versehen sind. Über die Zufluss- und Abflussleitungen der ersten Kammer lässt sich ein erstes Fluid in die ersten Kammern einleiten sowie abführen. Über die Zufluss- und Abflussleitungen der zweiten Kammer des mindestens einen ersten sowie des mindestens einen zweiten Druckrohrs sind die zweiten Kammern mit einem zweiten Fluid befüllbar bzw. entleerbar. Die erste und die zweite Kammer jedes der mindestens zwei Druckrohre sind durch einen technischen Molch, der in das Innere jedes der mindestens zwei Druckrohre eingebracht ist, unterteilt. Der technische Molch in jedem der mindestens zwei Druckrohre ist dabei in Längsrichtung der Druckrohre bewegbar. Durch die Bewegung des technischen Molches innerhalb jedes der mindestens zwei Druckrohre lässt sich das Volumen der ersten und der zweiten Kammern und/oder der Druck, welcher auf das erste und/oder zweite Fluid in den jeweiligen Kammern der mindestens zwei Druckrohre wirkt, kontrolliert variieren. Die Bewegung des Molches innerhalb jedes der mindestens zwei Druckrohre erfolgt dabei erfindungsgemäß mit Hilfe eines Linearantriebs, an welchen die Molche der mindestens zwei Druckrohre gekoppelt sind.
  • Die Molche in den mindestens zwei Druckrohren durchlaufen eine Hin- und Herbewegung entlang der Längsrichtung der Druckrohre. Die Molche bewegen sich dabei zwischen zwei Umkehrpunkten, durch welche vorzugsweise ein minimales Volumen der ersten bzw. zweiten Kammer definiert wird. Alternativ kann auch das Druckrohrende als Umkehrpunkt definiert sein.
  • Vorzugsweise weist das erste Fluid, welches aus mindestens einem beliebigen Stoff bestehen kann, einen geringen Druck auf als das zweite Fluid. Werden das mindestens eine erste und das mindestens eine zweite Druckrohr so verschaltet, dass zu einem bestimmten Zeitpunkt A die erste Kammer des ersten Druckrohrs mit dem ersten Fluid befüllt ist und ein zweites Fluid, welches ein Konzentrat sein kann, in die zweite Kammer des ersten Druckrohrs einzuströmen beginnt, so wird aufgrund des Energieaustausches zwischen dem ersten und dem zweiten Fluid der Molch im ersten Druckrohr in Richtung der ersten Kammer bewegt und somit der Druck des ersten Fluids erhöht. Die Druckerhöhung wird zusätzlich durch den Linearantrieb unterstützt und/oder gesteuert. Gleichzeitig, beginnend zum Zeitpunkt A, wird der Molch im zweiten Druckrohr in Richtung der zweiten Druckkammer bewegt, wobei das zweite Fluid aus der zweiten Kammer des zweiten Druckrohres ausgelassen wird und das erste Fluid in die erste Kammer einströmt. Zu dem Zeitpunkt, zu dem ein Großteil des ersten Fluids aus der ersten Kammer des ersten Druckrohrs bzw. ein Großteil des zweiten Fluids aus der zweiten Kammer des zweiten Druckrohrs ausgeströmt ist, bremst der Linearantrieb vorzugsweise die Bewegung der Molche ab und bringt diese an eifern der Umkehrpunkte zum Stillstand. Anschließend wird die Verschaltung der zumindest zwei Druckrohre so verändert, dass das zweite Fluid in die zweite Kammer des zweiten Druckrohrs einströmt und die Molche in eine Rückwärtsbewegung versetzt werden. Es ergibt sich somit eine Hin- und Herbewegung der Molche innerhalb des zugehörigen Druckrohrs, bedingt durch den erhöhten Druck des zweiten Fluids und die Wirkung des Linearantriebs.
  • Die Molche können über unterschiedliche Mechanismen an den Linearantrieb gekoppelt sein. Bevorzugt können die Molche in den mindestens zwei Druckrohren mit Hilfe einer magnetischen Kopplung an den Linearantrieb gekoppelt sein. Im Falle einer magnetischen Kopplung enthalten die technischen Molche vorzugsweise ein permanentmagnetisches oder ein ferromagnetisches Material oder bestehen daraus. Der Linearantrieb kann beispielsweise Mitnehmer aufweisen, welche außerhalb der mindestens zwei Druckrohre angeordnet sind und über eine magnetische Kopplung die technischen Molche innerhalb der mindestens zwei Druckrohre in eine kontrollierte Bewegung versetzen. Die Mitnehmer selbst können dabei bevorzugt permanentmagnetisch ausgebildet sein oder ein ferromagnetisches Material enthalten oder daraus bestehen. Alternativ kann die Kopplung zwischen den Mitnehmern und den Molchen auch eine elektromagnetische und damit schaltbare Kopplung sein.
  • Alternativ kann der Linearantrieb auch als Antrieb für einen Seilzugtrieb dienen. Dabei wird die Kopplung an den Linearantrieb vorzugsweise so verwirklicht, dass die Molche direkt an den Seilen befestigt sind, wobei die mindestens zwei Druckrohre mit Gleitdichtungen versehen sind, durch welche die Seile durch die Druckrohre geführt werden können. In diesem Fall sind die Molche bevorzugt nicht magnetisch. Vorzugsweise sind die Molche dann jedoch so ausgebildet, dass sie kraft- und/oder formschlüssig mit den Seilen im Eingriff sind.
  • Alternativ zur kraft- und/oder formschlüssigen Kopplung zwischen den Molchen und den Seilen ist es auch möglich, die Seile außerhalb der Druckrohre zu rotieren und an diesen Mitnehmer zu befestigen, welche wiederum die Molche durch magnetische Kopplung antreiben.
  • Der Linearantrieb kann außerdem als Antrieb für ein Ketten- oder Riementrieb oder einen Zahnstangenantrieb dienen. Dabei werden die Ketten, Riemen oder Zahnstangen vorzugsweise außerhalb des mindestens einen ersten und des mindestens einen zweiten Druckrohres geführt, wobei an den Ketten, Riemen oder Zahnstangen bevorzugt Mitnehmer für eine magnetische Kopplung angebracht sind. Alternativ ist wiederum die druckdichte Durchführung von Stangen oder Draht durch die Druckrohre möglich, wobei die Molche direkt an den Stangen oder dem Draht befestigt sind. Der Linearantrieb ist vorzugsweise als elektrisch angetriebener Spindeltrieb (z. B. Kugelgewindetrieb) ausgeführt.
  • Je nach Kopplungsart der Molche weisen diese ein permanentmagnetisches Material, ein ferromagnetisches Material oder ein nicht-magnetisches Material auf. Enthalten die Molche einen Permanentmagneten oder bestehen daraus, so wird als magnetisches Material vorzugsweise Neodym eingesetzt, da dieses eine besonders starke magnetische Wirkung besitzt.
  • Je nach Einsatzgebiet des Druckaustauschersystems ist es von Vorteil, wenn die Molche eine korrosionsfeste Beschichtung aufweisen. Dabei bietet sich insbesondere eine korrosionsfeste Ummantelung aus Teflon (PTFE, Polytetrafluorethylen) an. Insbesondere bei der Anwendung für Reverse-Osmoseprozesse, insbesondere bei der Meer- und Brackwasserentsalzung, bzw. bei der Abwasserbehandlung, ist die korrosionsfeste Beschichtung der Molche vorteilhaft.
  • Die einfachste Ausbildungsform für die Molche ist eine zylindrische Form, gegebenenfalls mit abgerundeten Kanten. Alternativ können auch ovale Formen gewählt werden. Bei der Wahl der Molchform ist insbesondere darauf zu achten, dass ein Verkanten vermieden wird und gegebenenfalls ein Stoß bei Erreichen des Rohrendes mechanisch abgepuffert wird. Beispielsweise können die Molche auch hantelförmig ausgebildet sein.
  • Die Molche in dem ersten und dem zweiten Druckrohr sind vorzugsweise miteinander gekoppelt. Je nach Antriebsart können die Molche in die gleiche Richtung oder in entgegen gesetzter Richtung bewegt werden. Sind die Molche so miteinander gekoppelt, dass sie in die gleiche Richtung bewegt werden, sind das mindestens eine erste Druckrohr und das mindestens eine zweite Druckrohr so parallel zueinander angeordnet und gegebenenfalls ausgerichtet, dass beispielsweise die erste Kammer des ersten Druckrohrs und die zweite Kammer des zweiten Druckrohrs beispielsweise auf der linken Seite der Molche liegt, während die zweite Kammer des ersten Druckrohrs und die erste Kammer des zweiten Druckrohrs auf der rechten Seite der Molche liegt.
  • Erfolgt der Antrieb der Molche über einen Seilzug, so sind das mindestens eine erste Druckrohr und das mindestens eine zweite Druckrohr wiederum parallel zueinander angeordnet und beispielsweise horizontal ausgerichtet. Jedoch bewegen sich im Falle der Seilzuglösung die Molche in entgegen gesetzter Richtung. In diesem Fall sind die Druckrohre so zueinander angeordnet, dass die ersten Kammern der mindestens zwei Druckrohre links der Molche liegen, während die zweiten Kammern der mindestens zwei Druckrohre rechts der Molche liegen.
  • Die Materialwahl für die mindestens zwei Druckrohre richtet sich nach der Art der Kopplung zwischen den Molchen und dem Linearantrieb. In jedem Fall ist ein druckfestes und/oder korrosionsbeständiges Material von Vorteil. Im Falle einer Kopplung über eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung kann vorzugsweise druckfester und/oder korrosionsbeständiger Edelstahl verwendet werden. Im Fall einer magnetischen Kopplung dagegen enthalten die mindestens zwei Druckrohre vorzugsweise keine ferromagnetischen Materialien bzw. keine magnetisierbaren Materialien. Die Druckrohre enthalten in diesem Fall vorzugsweise glasfaserverstärkten Kunststoff oder bestehen daraus. Glasfaserverstärkte Kunststoffrohre eigenen sich jedoch bevorzugt für Anwendungen bei geringeren Drücken, wie beispielsweise bei der Entsalzung von Brackwasser.
  • Die Länge und der Durchmesser des mindestens einen ersten Druckrohres und des mindestens einen zweiten Druckrohres können flexibel ausgelegt werden und richten sich vorzugsweise nach der Größe des Gesamtsystems. Dabei ist die Länge vom gewünschten Volumen und dem möglichen Hubweg des Antriebs abhängig. Im Falle einer magnetischen Kopplung ist die Auslegung des Durchmessers der Druckrohre abhängig von der maximal zu übertragenden Kraft der Magnetkupplung.
  • Insbesondere im Falle einer magnetischen Kopplung bietet es sich an, mehrere erste und mehrere zweite Druckrohre mit bevorzugt jeweils geringerem Durchmesser einzusetzen, da somit die benötigte Haltekraft der Magnetkupplung reduziert wird. Vorzugsweise weist der erfindungsgemäße Druckaustauscher die gleiche Anzahl an ersten Druckrohren wie an zweiten Druckrohren auf.
  • Für die Verschaltung des mindestens einen ersten und des mindestens einen zweiten Druckrohrs ist es vorteilhaft, wenn die Zu- und Ableitungen zumindest einer der ersten und/oder einer der zweiten Kammern der mindestens zwei Druckrohre mit mindestens einem Absperrorgan versehen sind. Als Absperrorgan können dabei ein Kugelhahn und/oder ein Ventil, bevorzugt ein Rückschlagventil, verwendet werden. Vorzugsweise sind die Zu- und Ableitungen der ersten Kammern, durch welche bevorzugt ein erstes Fluid mit niedrigerem Druck in die erste Kammer eingeleitet und bei höherem Druck aus der ersten Kammer ausgeleitet werden kann, mit Rückschlagklappen ausgestattet, während die Zu- und Ableitungen der zweiten Kammern, durch welche vorzugsweise ein zweites Fluid mit höherem Druck in die zweite Kammer eingeleitet und bei geringerem Druck aus der zweiten Kammer ausgeleitet wird, mit Kugelhähnen ausgestattet.
  • Der Linearantrieb kann zusätzlich zur Bewegung der Molche innerhalb der mindestens zwei Druckrohre als Stellantrieb für die entsprechenden Absperrorgane der Zu- und Ableitungen verwendet werden und diese in Analogie zu einer Nockenwelle umschalten. Für einen solchen Antrieb ist es von Vorteil, die Kugelhähne durch Spulenventile zu ersetzen.
  • Insbesondere die Zuleitungen zumindest der ersten und/oder zweiten Kammern können mit mindestens einem Filter ausgestattet sein, dass eventuelle Verunreinigungen (Fouling und Scaling) des ersten und/oder zweiten Fluids nicht in das Druckaustauschersystem eintreten.
  • Der erfindungsgemäße Druckaustauscher kann durch den Linearantrieb so gesteuert werden, dass jeder Molch in den mindestens zwei Druckrohren im Bereich eines Umkehrpunktes abgebremst wird und/oder am Umkehrpunkt zum Stillstand kommt. Als Umkehrpunkt ist ein Zustand der mindestens zwei Druckrohre zu verstehen, bei welchem das Volumen der Kammer, in deren Richtung die Molche bewegt werden, minimal wird. In Einzelfällen kann der Umkehrpunkt auch eines der Enden des jeweiligen Druckrohres sein. Durch das kontrollierte Abbremsen im Bereich des Umkehrpunktes können Druckstöße vermieden werden. Damit werden Schutzeinrichtungen gegen Druckstöße, wie Überstromventile, Druckpuffer und Sicherheitsventile, unnötig. Umschaltvorgänge können somit ohne Druckstöße erfolgen.
  • Der erfindungsgemäße Druckaustauscher findet vorzugsweise in Reverse-Osmoseprozessen sowie im Bereich der hydraulischen Hochdrucksysteme, beispielsweise im Bergbau, Anwendung.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine Umkehrosmoseanlage mit mindestens einem Umkehrosmosemodul, welches mindestens eine Membran aufweist, und mit mindestens einem Druckaustauschersystem, welches wie oben bereits beschrieben ausgebildet ist. Das Druckaustauschersystem enthält erfindungsgemäß mindestens ein erstes Druckrohr und mindestens ein zweites Druckrohr, wobei im Inneren jedes der Druckrohre ein Molch eingebracht ist. Der technische Molch teilt das Volumen der mindestens zwei Druckrohre jeweils in eine erste Kammer und eine zweite Kammer auf. Jede der ersten und der zweiten Kammern weist Zu- und Ableitungen auf, über welche ein erstes Fluid durch die ersten Kammern und ein zweites Fluid durch die zweiten Kammern leitbar ist. Das Volumen und/oder der Druck in den ersten bzw. den zweiten Kammern ist durch die Bewegung der Molche mittels des Linearantriebs steuerbar.
  • Durch die Steuerung der Molche mit Hilfe des Linearantriebs wird erreicht, dass die Molche bzw. der Flüssigkeitsstrom in den Kammern im Bereich des Umkehrpunktes abgebremst werden und die Molche bzw. der Flüssigkeitsstrom am Umkehrpunkt zum Stillstand kommen. Somit werden sanfte Umschaltvorgänge ermöglicht. Dadurch kann das Zu- und Abschalten von zusätzlichen Membranflächen bzw. zusätzlichen Umkehrosmosemodulen im Moment des Stillstandes mit Hilfe einfacher Absperrorgane, wie beispielsweise Kugelhähnen, realisiert werden.
  • Vorteilhafterweise ist das mindestens eine Umkehrosmosemodul und der Druckaustauscher derart über ein Leitungssystem miteinander verbunden, dass das erste Fluid, beispielsweise Meerwasser oder ein Lösungsmittel mit darin gelösten Stoffen, durch die erste Kammer des mindestens einen ersten Druckrohrs und/oder durch die erste Kammer des mindestens einen zweiten Druckrohrs in das Umkehrosmosemodul einlassbar bzw. aus dem Umkehrosmosemodul ablassbar ist, während das zweite Fluid, bevorzugt ein Konzentrat, durch die zweite Kammer des mindestens einen ersten Druckrohrs und/oder durch die zweite Kammer des mindestens einen zweiten Druckrohrs aus dem Umkehrosmosemodul ablassbar bzw. in das Umkehrosmosemodul einlassbar ist.
  • Durch ein solches Leitungssystem wird bevorzugt mit Hilfe von zusätzlichen Absperrorganen ermöglicht, dass beispielsweise das erste Fluid, welches in einer ersten Kammer ist, mit Hilfe des zweiten Fluids, welches unter erhöhtem Druck steht, zusammengepresst wird und unter erhöhtem Druck in das Osmosemodul eingeleitet werden kann.
  • Gegebenenfalls kann die Verschaltung von Umkehrosmosemodul und Druckaustauscher derart gestaltet sein, dass bei jedem Hub, d. h. bei jedem Erreichen eines Umkehrpunktes, die Strömungsrichtung umgekehrt wird. Diese Betriebsweise führt zu einer Vergleichmäßigung der Konzentration im Umkehrosmosemodul. Eine solche Betriebsart wirkt sich vorteilhaft auf die Vermeidung von Folding und Scaling aus und verlangsamt die Alterungsprozesse der Membran durch eine gleichmäßige Nutzung.
  • Vorteilhafterweise sind die Zu- und Ableitungen der Kammern so mit Absperrorganen versehen und das Osmosemodul mit dem Druckaustauscher so verbunden, dass die Molche in mindestens einem ersten und in mindestens einem zweiten Druckrohr so bewegbar sind, dass das erste Fluid in die erste Kammer des ersten Druckrohres und das zweite Fluid unter erhöhtem Druck in die zweite Kammer des zweiten Druckrohres einlassbar ist, während das erste Fluid unter Erhöhung des Drucks aus der ersten Kammer des zweiten Druckrohres in das Umkehrosmosemodul verdrängbar ist und das zweite Fluid aus der zweiten Kammer des ersten Druckrohres ableitbar ist und dass anschließend das erste Fluid in die erste Kammer des zweiten Druckrohres und das zweite Fliud unter erhöhtem Druck in die zweite Kammer des ersten Druckrohres einlassbar ist, während das erste Fluid unter Erhöhung des Drucks aus der ersten Kammer des ersten Druckrohres in das Umkehrosmosemodul verdrängbar ist und das zweite Fluid aus der zweiten Kammer des ersten Druckrohres ableitbar ist. Damit wird der erhöhte Druck des zweiten Fluids ausgenutzt, um den Druck des ersten Fluids zu erhö hen. Die Molche werden durch den Linearantrieb so angetrieben, dass sie kontrolliert von einem Umkehrpunkt zum nächsten und zurück wandern. Als Umkehrpunkt wird der Zustand bezeichnet, in welchem die erste bzw. die zweite Kammer des ersten bzw. des zweiten Druckrohrs ihr minimales Volumen erreicht.
  • Die Bewegung der Molche ist vorzugsweise beliebig oft wiederholbar. Somit wird jeweils der Druck in der zweiten Kammer zumindest eines der mindestens zwei Druckrohre ausgenutzt. Das mindestens eine erste Druckrohr und das mindestens eine zweite Druckrohr sind vorzugsweise parallel zueinander angeordnet und die ersten bzw. zweiten Kammern sind so zueinander angeordnet, dass die Molche entweder in die gleiche Richtung oder in unterschiedliche Richtung bewegbar sind. Die Anordnung der Kammern zueinander richtet sich dabei nach der Art des Antriebs, wie oben beschrieben.
  • Die erfindungsgemäße Umkehrosmoseanlage sowie der erfindungsgemäße Druckaustauscher finden bevorzugt bei der Meer- und Brackwasserentsalzung, im Bereich der Abwasserbehandlung, z. B. der Deponiesickerwasser-Behandlung, und in der Lebensmittelindustrie und anderen Industriezweigen Anwendung.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Druckaustausch erfolgt mit Hilfe eines Druckaustauschsystems, wie es oben beschrieben ist. Das erste Fluid wird unter einem Anfangsdruck in die erste Kammer des ersten Druckrohres eingeleitet und das zweite Fluid strömt unter einem im Gegensatz zum Anfangsdruck erhöhten Druck in die zweite Kammer des zweiten Druckrohrs ein, wobei die Molche so in Richtung der zweiten Kammer des ersten Druckrohrs bewegt werden, dass der Druck des ersten Fluids in der ersten Kammer des zweiten Druckrohrs erhöht wird. Das erste Fluid strömt unter Prozessdruck aus der ersten Kammer des zweiten Druckrohrs aus und gleichzeitig strömt das zweite Fluid aus der zweiten Kammer des ersten Druckrohrs aus. Anschließend wird das erste Fluid unter einem Anfangsdruck in die erste Kammer des zweiten Druckrohres eingeleitet und das zweite Fluid strömt unter einem erhöhten Druck in die zweite Kammer des ersten Druckrohrs ein, wobei die Molche so in Richtung der zweiten Kammer des zweiten Druckrohrs bewegt werden, dass der Druck des ersten Fluids in der ersten Kammer des ersten Druckrohrs erhöht wird. Das erste Fluid strömt unter Prozessdruck aus der ersten Kammer des ersten Druckrohrs aus und gleichzeitig strömt das zweite Fluid aus der zweiten Kammer des zweiten Druckrohrs aus. Dabei wird die Molchbewegung in dem mindestens einen ersten und dem mindestens einen zweiten Druckrohr mit dem Linearantrieb gesteuert.
  • Durch die vorliegende Erfindung wird ein kontrolliertes Abbremsen der Molche bzw. der Fluidströmung ermöglicht, wodurch Schutzeinrichtungen gegen Druckstöße unnötig werden und der Einsatz einfacher Armaturen in Form von Kugelhähnen, beispielsweise mit elektrischem Schwenkantrieb, ermöglicht werden. Durch das kontrollierte Abbremsen werden weiterhin sanfte Umschaltvorgänge ermöglicht. Außerdem können Rezirkulations- und Füllpumpen eingespart werden. Über die Regulierung der Drehzahl des Motors für den Linearantrieb ist eine gute Regelbarkeit der Bewegung der Molche sowie der Fluidströmung gegeben. Außerdem kann durch die Steuerung mit Hilfe des Linearantriebs eine volle Flexibilität für die Anpassung des Betriebs an verschiedene Ausbeuten und Strömungsgeschwindigkeiten erfolgen und der Systemwirkungsgrad in weiten Teillastbereichen flexibel geregelt werden. Zuletzt sei noch der Vorteil gegenüber dem Stand der Technik genannt, dass zusätzliche Umkehrosmosemodule problemlos eingekoppelt werden können.
  • Im Folgenden werden einige Beispiele erfindungsgemäßer Umkehrosmosemodule gegeben. Es zeigt
  • 1 die schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Umkehrosmosemoduls mit Magnetkupplung;
  • 2a und 2b die Darstellung einer Magnetkupplung;
  • 3 ein Diagramm des Konzentrationsstromes pro Zeit;
  • 4a und 4b eine erfindungsgemäße Umkehrosmoseanlage mit Strömungsrichtungsumkehr;
  • 5 eine erfindungsgemäße Umkehrosmoseanlage mit Seilzuglösung und
  • 6 einen Ausschnitt einer Umkehrosmoseanlage mit drei Umkehrosmosemodulen.
  • 1 zeigt eine erfindungsgemäße Umkehrosmoseanlage mit einem Umkehrosmosemodul 1 und einem Druckaustauschersystem. Das Druckaustauschersystem weist ein erstes Druckrohr 21 und ein zweites Druckrohr 22 auf. Das erste Druckrohr ist durch einen ersten Molch 210 in eine erste Kammer 211 und eine zweite Kammer 212 aufgeteilt. Die erste Kammer 211 weist auf ihrer dem Molch 210 abgewandten Seite eine Zuflussleitung 3a und eine Abflussleitung 30a auf, wobei die Leitungen jeweils mit einem Rückschlagventil 5 versehen sind. Die zweite Kammer 212 weist auf ihrer dem Molch 210 abgewandten Seite eine Zuleitung 4a sowie eine Ableitung 40a auf, welche jeweils mit einem Kugelhahn 6 versehen sind. Das zweite Druckrohr 22 wird durch einen Molch 220 in eine erste Kammer 221 und eine zweite Kammer 222 aufgeteilt. Auch die erste Kammer 221 des zweiten Druckrohrs 22 ist mit einer Zuflussleitung 3b und einer Abflussleitung 30b versehen, an welchen wiederum Rückschlagventile 5 angeordnet sind. Die zweite Kammer 222 des zweiten Druckrohrs 22 weist eine Zuflussleitung 4b und eine Abflussleitung 40b auf, welche mit Kugelhähnen 6 versehen sind. Die beiden Molche 210 und 220 sind in diesem Fall über eine Magnetkupplung mit Mitnehmern 71 an den Linearantrieb 7 gekoppelt.
  • Im Folgenden wird die Funktionsweise der Umkehrosmoseanlage zur Meerwasserentsalzung beschrieben. Meerwasser fließt über die Leitung 8a in eine Hochdruckpumpe 90, durch welche der Druck des Meerwassers erhöht wird. Das Meerwasser wird über die Leitung 8 weiter in das Umkehrosmosemodul 1 eingeleitet. Der salzlose Teil des Meerwassers durchdringt die Membran 10 und wird als Permeat über die Leitung 8b abgeleitet. Das Salzkonzentrat kann die Membran 10 nicht durchdringen und fließt unter erhöhtem Druck über die Leitung 4 ab. Das Konzentrat fließt durch den geöffneten Kugelhahn 6 der Leitung 4a in die Kammer 212 des ersten Druckrohres 21 ein, wobei der Kugelhahn 6 der Leitung 40a geschlossen ist, und bewegt den Molch 210 in Richtung der ersten Kammer 211. Die Kammer 211 ist mit Meerwasser, welches über die Leitung 3a in diese eingeleitet wurde, gefüllt. Durch die Bewegung des Molches 210 wird die im Salzwasserkonzentrat in der zweiten Kammer 212 gespeicherte Energie als mechanische Energie auf das Meerwasser in der Kammer 211 übertragen und der Druck des Meerwassers wird dadurch erhöht, so dass das Meerwasser über die Leitung 30a das Rückschlagventil durchdringen kann und über die Leitung 30 in den Meerwasserstrom in der Leitung 8 in das Umkehrosmosemodul eingeleitet wird. Gleichzeitig wird durch die Bewegung des Molches 220 im zweiten Druckrohr 22 die erste Kammer 221 über die Leitung 3b befüllt, während die zweite Kammer, welche mit Salzkonzentrat gefüllt ist, bei geschlossenem Kugelhahn 6 in der Leitung 4b und bei geöffnetem Kugelhahn 6 der Leitung 40b entleert wird.
  • Die Bewegung der Molche 210, 220 wird durch den Linearantrieb 7 gesteuert. Zusätzlich kann mit Hilfe des Linearantriebs der Druck in der ersten Kammer 211 des ersten Druckrohrs 21 durch Bewegung nach links in Richtung der ersten Kammer 211 erhöht werden, um den Druckverlust der Leitungen, des Membranmoduls und des Druckaustauschers auszugleichen.
  • Sind die Molche 210 und 220 am linken Rand der ersten Kammer 210 des ersten Druckrohrs 21 bzw. am linken Rand der zweiten Kammer des zweiten Druckrohrs 22 angelangt, so kommen sie dort kurzzeitig zum Stillstand. Zu diesem Zeitpunkt werden der Kugelhahn 6 in der Leitung 4a in einen geschlossenen Zustand und der Kugelhahn 6 in der Leitung 40a in den geöffneten Zustand umgestellt, während der Kugelhahn 6 in der Leitung 4b in den geöffneten Zustand und der Kugelhahn 6 in der Leitung 40b in den geschlossenen Zustand umgestellt werden. Durch die Umstellung der Kugelhähne 6 und durch Antrieb über den Linearantrieb 7 werden die Molche nach rechts bewegt, wobei das Meerwasser in der ersten Kammer 221 des zweiten Druckrohrs 22 unter Druck durch das Ventil 5 in der Leitung 30b in die Leitung 8 eingeleitet wird und unter Druck in das Umkehrosmosemodul 1 gelangt. Dieser Prozess kann beliebig oft wiederholt werden.
  • An dieser Stelle soll nun ein Zahlenbeispiel für die Meerwasserentsalzungsanlage in 1 gegeben werden. Die Antriebskraft liegt für eine Umkehrosmoseanlage bei 12 kN. Dabei wird ein zu überwindender Druckverlust von < 2 bar für den Hochdruckkreislauf und < 1 bar für das Befüllen angesetzt. Die Druckrohre werden auf 3 m Länge begrenzt und die Zeit für einen Hub auf 2 min festgelegt. Die Reibung innerhalb des Reversosmose-Systems wird für die Abschätzung nicht berücksichtigt. Der Innendurchmesser des Zylinders ergibt sich dabei zu 225 mm. Für kürzere Druckrohre, höhere Druckverluste oder längere Hubzeiten steigen der Zylinderdurchmesser und damit der Kraftbedarf. Die benötigten Linearantriebe liegen im Bereich von 8 bis 24 kN.
  • Die 2a zeigt nun einen Ausschnitt des erfindungsgemäßen Druckaustauschersystems. Die beiden Molche 210 und 220 teilen wieder die Druckrohre 21 und 22 in eine erste Kammer 211 bzw. 221 und eine zweite Kammer 212 bzw. 222 auf. Die Molche 210 und 220 sind über Mitnehmer 71 mit Hilfe einer Magnetkupplung an den Linearantrieb 7 gekoppelt. Der Linearantrieb 7 bewegt sich dabei in Längsrichtung der Druckrohre 21 bzw. 22.
  • Um die Kräfte für die einzelne Magnetkupplung zu verkleinern und gleichzeitig eine einfache Skalierbarkeit des Systems zu erreichen, werden mehrere Druckrohre mit kleineren Durchmessern verwendet. Aufgrund der kleineren Durchmesser ergeben sich wesentlich kleinere Kräfte, die die einzelne Magnetkupplung aufbringen muss. Eine solche Ausführungsform zeigt 2b. Der Druckaustauscher weist jeweils 6 erste Druckrohre 21 und 6 zweite Druckrohre 22 auf. Innerhalb der Rohre 21, 22 befindet sich jeweils ein Molch 210 bzw. 220 (nicht dargestellt). Diese sind wieder über eine Magnetkupplung mit Mitnehmern 71 gekoppelt, welche durch den Linearantrieb 7 bewegbar sind. Die Mitnehmer 71 sind derart gestaltet, dass eine Platte entsprechend der Anzahl der Druckrohre 21, 22 mit Bohrungen versehen ist, so dass die Platte entlang der Rohre führbar ist.
  • 3 zeigt die Entwicklung des Konzentrationsstromes mit der Zeit. Zum Zeitpunkt t = 0 s sowie t = 120 s sind die Molche 210 bzw. 220 an einem Umkehrpunkt angekommen, so dass der Konzentrationsstrom kurzfristig zum Stillstand kommt. Anschließend werden die Molche beschleunigt, bis sie zum Zeitpunkt t = 20 s bzw. t = 140 s eine konstante Geschwindigkeit erreichen und damit der Konzentratstrom konstant ist. Zu einem Zeitpunkt von t = 100 s werden die Molche abgebremst, so dass sie zum Zeitpunkt t = 120 s am Umkehrpunkt zum Stillstand kommen.
  • Die Ausbeuterate im Entsalzungsmodul steigt auf den Wert eins. Aufgrund der langsamen Konzentrationsausgleichsvorgänge wird dadurch kein nachteiliger Effekt auf die Membran bezüglich Scaling erwartet.
  • Der Umkehrpunkt mit stehendem Konzentratstrom wird für ein sanftes Umschalten zwischen den Arbeitzylindern genutzt. Hierfür können gewöhnliche Kugelhähne und Rückschlagventile genutzt werden. Der Moment des periodisch zum Stillstand kommenden Konzentratstroms wird für weitere sanfte Umschaltvorgänge ausgenutzt.
  • So wird das Zu- und Abschalten von zusätzlicher Membranfläche in diesem Umkehrpunkt mit einfachen Kugelhähnen realisiert, was in 6 im Detail dargestellt ist.
  • Die 4a und 4b zeigen die Verschaltung von Umkehrosmosemodul und Druckaustauschersystem für eine Anwendung mit Strömungsrichtungsumkehr. Über die Hochdruckpumpe 90 wird Meerwasser in Leitung 8a in die erste Kammer 221 des zweiten Druckrohrs 22 unter Druck eingeleitet. Zusätzlich befindet sich in der Kammer 221 Meerwasser, welches über die Leitung 3b in die Kammer gelangt ist. Durch die Bewegung der Molche 210 und 222 wird das Meerwasser über eine Leitung 81 in das Umkehrosmosemodul 1 eingeleitet. Gleichzeitig wird über eine Leitung 82 Salzwasserkonzentrat aus dem Umkehrosmosemodul 1 in die zweite Kammer 222 eingeleitet. Gleichzeitig wird aus der zweiten Kammer 212 des ersten Druckrohrs 21 Salzwasserkonzentrat in die Abwasserleitung 40b geleitet und über die Leitung 3a Meerwasser in die erste Kammer 211 des ersten Druckrohrs. Sind die Molche am rechten Umkehrpunkt angelangt, so wird, wie in 4b dargestellt, Meerwasser über die Hochdruckpumpe 90 in die Leitung 8b eingeleitet und gelangt unter erhöhtem Druck in die erste Kammer 211 des ersten Druckrohrs, welche über die Leitung 3a bereits mit Meerwasser gefüllt ist. Über die Leitung 81 fließt nun das Salzwasserkonzentrat in die zweite Kammer des ersten Druckrohrs 21 ein und drückt die Molche in Richtung der ersten Kammer 211. Gleichzeitig fließt frisches Meerwasser über die Leitung 3b in die erste Kammer des zweiten Druckrohrs ein und das Salzwasserkonzentrat aus der zweiten Kammer 222 wird über die Leitung 4b abgeleitet. Je nach Bewegungsrichtung der Strömung wird das entsalzene Wasser über die Leitung 8b aus einem der durch die Membran 10 geteilten Bereich des Osmosemoduls abgeleitet.
  • Durch eine solche Verschaltung zwischen Umkehrosmosemodul und Druckaustauscher erfolgt eine Vergleichmäßigung der Salzaufkonzentrierung im Umkehrosmosemodul 1.
  • 5 zeigt eine erfindungsgemäße Umkehrosmosevorrichtung mit einem Druckaustauscher mit Seilzugantrieb. Im Gegensatz zu der Lösung, welche in 1 dargestellt ist, bewegen sich in 5 die Molche 210 und 220 in entgegen gesetzte Richtungen. Daher sind die ersten Kammern 211 und 221 jeweils links der Molche 210 bzw. 220 angeordnet, während die zweiten Kammern 212 und 222 rechts der Molche 210 und 220 liegen. Die beiden Druckrohre 21 und 22 weisen jeweils an ihrer linken und rechten Stirnseite Bohrungen mit Gleitdichtungen für den Seilzug 72 auf. Der Seilzug 72 wird über Umlenkrollen 73 mit Hilfe des Antriebs 7 bewegt. Die Molche 210 und 220 sind fest mit dem Seilzug 72 verbunden.
  • Über die Hochdruckpumpe 90 gelangt Meerwasser unter erhöhtem Druck durch die Leitung 8 in das Umkehrosmosemodul 1 und das entsalzene Nasser tritt durch die Membran 10 durch und wird über Leitung 8b abgeleitet, während das Konzentrat über die Leitung 4 in die zweite Kammer des ersten Druckrohrs einfließt und dabei den Molch 210 nach links in Richtung der ersten Kammer 211 bewegt, wodurch frisches Meerwasser, welches zuvor über Leitung 3a in die Kammer gelangt war, in das Umkehrosmosemodul 1 gepresst wird. Gleichzeitig bewegt sich der Molch 220 in Richtung der zweiten Kammer, wodurch diese vom Konzentrat entleert wird und Meerwasser über die Leitung 3b in die erste Kam mer 221 des ersten Moduls eintritt. Nach Erreichen des Umkehrpunktes, d. h. bei maximalem Volumen der zweiten Kammer des ersten Druckrohrs und der ersten Kammer des zweiten Druckrohrs wird die Bewegung der Molche in entgegen gesetzter Richtung fortgeführt.
  • Auch hier wird kurz vor Erreichen des Umkehrpunktes die Fluidströmung abgebremst und am Umkehrpunkt zum kurzfristigen Stillstand gebracht.
  • 6 zeigt eine Umkehrosmoseanlage mit drei Umkehrosmosemodulen 1 mit jeweils einer Membran 10. Über die Leitung 3 gelangt frisches Meerwasser unter erhöhtem Druck durch Öffnen zumindest eines der Kugelhähne 6a bis 6c in das jeweilige Umkehrosmosemodul 1a bis 1c. Von dort fließt über die Leitung 4 bei geöffneten Hähnen 61 bzw. 62 das Konzentrat sowie das Spülwasser ab, während das Permeat die Membran 10 durchdringt und über Leitung 8 in einen Permeattank 91 gelangt. Über die Leitung 81 gelangt Permeat durch Rückschlagklappen 63 in den Meerwasserstrom in Leitung 3. Zum Zu- bzw. Abschalten von einem oder mehreren Umkehrosmosemodulen 1 wird der Konzentratstrom kontrolliert durch den Linearantrieb des Druckaustauschers (nicht dargestellt) abgebremst und kommt im Umkehrpunkt zum Stillstand. An diesem Punkt können die Hähne 61 und 62 konzentratseitig problemlos geschaltet werden. Die Hähne sind dabei als Kugelhähne mit Schwenkantrieb ausgebildet. Meerwasserseitig arbeitet kontinuierlich und damit auch im Umkehrpunkt eine Hochdruckpumpe (nicht dargestellt). Daher sind die Hähne 6a bis 6c vorsichtiger zu bedienen, wobei Kugelhähne mit Stellantrieb, welcher über eine zusätzliche Stellung mit geringem Durchfluss verfügt, verwendet werden.
  • Das Zuschalten der einzelnen Stränge erfolgt derart, dass ein Schwellwert für den Meerwasser- oder Feeddruck erreicht wird, bei dem das Zuschalten eines weiteren Moduls 1a, 1b oder 1c interessant wird.
  • Zum Beaufschlagen eines zusätzlichen Moduls 1a, 1b oder 1c mit Salzwasser bei geringem Druck öffnet der Kugelhahnablass 62 vollständig und der meerwasserseitige Hahn 6a, 6b und/oder 6c ganz gering (Schrittmotor-Zwischenstellung). Nach Abschluss der Flutung mit Salzwasser und dem Erreichen des nächsten Umschaltpunktes schließt der Ablasshahn 62, der konzentratseitige 61 und meerwasserseitige Hahn 6a, 6b und/oder 6c öffnen vollständig.
  • Das Abschalten kann einfach und vollständig in einem Umkehrpunkt vorgenommen werden. Dazu schließen konzentratseitiger 61 und meerwasserseitiger Hahn 6a, 6b und/oder 6c, während sich der Ablasshahn 62 öffnet.
  • Zur Kontrolle der Flutung muss lediglich der Ablasshahn 62 richtig dimensioniert werden (deutlich kleinerer Durchmesser als konzentratseitige 61 und meerwasserseitige Hähne 6a, 6b und/oder 6c).
  • Anstelle des Meerwassers kann in jedem der Beispiele ein beliebiger Stoffstrom (feed) verwendet werden, wobei darauf zu achten ist, dass das Umkehrosmosemodul zur Aufkonzentrierung von in dem Stoffstrom gelösten Stoffen geeignet ist.

Claims (15)

  1. Druckaustauschersystem mit mindestens einem ersten und mindestens einem zweiten Druckrohr mit jeweils einer ersten und einer zweiten Kammer, wobei jede erste und zweite Kammer mit einer Zufluss- und einer Abflussleitung zum Füllen der ersten Kammern mit einem ersten Fluid und der zweiten Kammern mit einem zweiten Fluid und zum Leeren der Kammern verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass in das Innere jedes der mindestens zwei Druckrohre ein technischer Molch eingebracht ist, welcher die erste und die zweite Kammer jedes Druckrohrs voneinander trennt, wobei das Volumen der Kammern und/oder der Druck in den Kammern durch Bewegen des Molches innerhalb jedes Druckrohres zwischen zwei Umkehrpunkten mit Hilfe eines Linearmotors, an welchen die Molche jedes Druckrohres gekoppelt sind, kontrolliert variierbar ist.
  2. Druckaustauschersystem nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Molche in den mindestens zwei Druckrohren mittels einer magnetischen Kopplung, vorzugsweise mit Hilfe von Mitnehmern, und/oder mittels einer kraft- und/oder formschlüssigen Kopplung an den Linearmotor gekoppelt sind.
  3. Druckaustauschersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der technische Molch ein permanentmagnetisches Material enthält und/oder eine korrosionsfeste Beschichtung aufweist und/oder zylinderförmig oder oval oder hantelförmig aufgebildet ist.
  4. Druckaustauschersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Molche in dem mindestens einen ersten und dem mindestens einen zweiten Druckrohr miteinander gekoppelt sind.
  5. Druckaustauschersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Druckrohre ein druckfestes und/oder korrosionsbeständiges Material, insbesondere Edelstahl oder glasfaserverstärkten Kunststoff, enthalten oder daraus bestehen.
  6. Druckaustauschersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zu- und Ableitungen zumindest einer der ersten und/oder einer der zweiten Kammern mit einem Absperrorgan, insbesondere einem Kugelhahn und/oder einem Ventil, bevorzugt einem Rückschlagventil, versehen sind.
  7. Druckaustauschersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Molch in dem mindestens einen ersten Druckrohr und dem mindestens einen zweiten Druckrohr im Bereich jedes Umkehrpunktes abbremsbar ist und/oder an jedem Umkehrpunkt zum Stillstand bringbar ist.
  8. Umkehrosmoseanlage mit mindestens einem Umkehrosmosemodul, welches mindestens eine Membran aufweist, und mit mindestens einem Druckaustauscher dadurch gekennzeichnet, dass der Druckaustauscher ein Druckaustauschsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche ist.
  9. Umkehrosmoseanlage nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Umkehrosmosemodul und der Druckaustauscher derart über ein Leitungssystem miteinander verbunden sind, dass das erste Fluid durch die erste Kammer des mindestens einen ersten Druckrohrs und/oder die erste Kammer des mindestens einen zweiten Druckrohrs in das Unkehrosmosemodul einlassbar und/oder aus dem Umkehrosmosemodul ablassbar ist und dass das zweite Fluid aus dem Umkehrosmosemodul durch die zweite Kammer des mindestens einen ersten Druckrohrs und/oder die zweite Kammer des mindestens einen zweiten Druckrohrs ablassbar oder in das Umkehrosmosemodul einlassbar ist.
  10. Umkehrosmoseanlage nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Molche im mindestens einen ersten und im mindestens einen zweiten Druckrohr so bewegbar sind, dass das erste Fluid in die erste Kammer des ersten Druckrohres und das zweite Fliud unter erhöhtem Druck in die zweite Kammer des zweiten Druckrohres einlassbar ist, während das erste Fluid unter Erhöhung des Drucks aus der ersten Kammer des zweiten Druckrohres in das Umkehrosmosemodul verdrängbar ist und das zweite Fluid aus der zweiten Kammer des ersten Druckrohres ableitbar ist und dass anschließend das erste Fluid in die erste Kammer des zweiten Druckrohres und das zweite Fliud unter erhöhtem Druck in die zweite Kammer des ersten Druckrohres einlassbar ist, während das erste Fluid unter Erhöhung des Drucks aus der ersten Kammer des ersten Druckrohres in das Umkehrosmosemodul verdrängbar ist und das zweite Fluid aus der zweiten Kammer des ersten Druckrohres ableitbar ist.
  11. Umkehrosmoseanlage nach dem vorhergehende Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung der Molche beliebig oft wiederholbar ist.
  12. Umkehrosmoseanlage nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Molche in dem mindestens einen ersten Rohr und in dem mindestens einen zweiten Rohr in gleiche oder unterschiedliche Richtung bewegbar sind.
  13. Umkehrosmoseanlage nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass nach jedem Hub eine Strömungsumkehr durchführbar ist.
  14. Verfahren zum Druckaustausch mit Hilfe eines Druckaustauschsystems nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Fluid unter einem Anfangsdruck in die erste Kammer des mindestens einen ersten Druckrohres eingeleitet wird und das zweite Fluid unter einem erhöhten Druck in die zweite Kammer des mindestens einen zweiten Druckrohrs einströmt, wobei die Molche so in Richtung der zweiten Kammer des mindestens einen ersten Druckrohrs bewegt werden, dass der Druck des ersten Fluids in der ersten Kammer des mindestens einen zweiten Druckrohrs erhöht wird, das erste Fluid unter Prozessdruck aus der ersten Kammer des mindestens einen zweiten Druckrohrs ausströmt und gleichzeitig das zweite Fluid aus der zweiten Kammer des mindestens einen ersten Druckrohrs ausströmt, und das erste Fluid unter einem Anfangsdruck in die erste Kammer des mindestens einen zweiten Druckrohres eingeleitet wird und das zweite Fluid unter einem erhöhten Druck in die zweite Kammer des mindestens einen ersten Druckrohrs einströmt, wobei die Molche so in Richtung der zweiten Kammer des mindestens einen zweiten Druckrohrs bewegt werden, dass der Druck des ersten Fluids in der ersten Kammer des mindestens einen ersten Druckrohrs erhöht wird, das erste Fluid unter Prozessdruck aus der ersten Kammer des mindestens einen ersten Druckrohrs ausströmt und gleichzeitig das zweite Fluid aus der zweiten Kammer des mindestens einen zweiten Druckrohrs ausströmt, wobei die Molche in dem mindestens einen ersten und dem mindestens einen zweiten Druckrohr mit dem Linearmotor gesteuert werden.
  15. Verwendung des Druckaustauschersystems nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und des Druckausgleichsverfahrens nach Anspruch 14 bei der Meer- und Brackwasserentsalzung, im Bereich der Abwasserbehandlung, in der Lebensmittelindustrie und im Bereich der hydraulischen Hochdrucksysteme, vorzugsweise im Bergbau.
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