DE202004012693U1 - Coupling system for a filter module for filtering liquids by reverse osmosis, microfiltration and ultra- and nano-filtration comprises a connection between a filter module and a tubular system using a tubular coupling on an end region - Google Patents

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Abstract

Coupling system comprises a connection between a filter module (1,1') and a tubular system using a tubular coupling (2, 2') on an end region.

Description

Bei der Wasserreinigung bzw. Abwasseraufbereitung wird zur Reinigung von Flüssigkeiten häufig die Umkehrosmose, Mikrofiltration, Ultra- und Nanofiltration eingesetzt. Für die Anwendung dieser Verfahren werden Filtermodule verwendet, die üblicherweise aus einem Druckrohr, das durch Dichtungs- und Endplatten nach außen abgeschlossen ist, bestehen. Im Inneren des Rohres befinden sich Filtrationsmembranen in Form von beispielsweise Membranstapeln oder einer Vielzahl Röhren. Diese Filtermodule sind in Rohrsystemen eingebaut, wobei das Gehäuse des Filtermoduls und die entsprechenden Rohrsysteme bzw. die Anschlusselemente des Rohrsystems aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen können. Unterschiedliche Werkstoffe weisen bekanntermaßen unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, so dass je nach Betriebsbedingungen die an den Verbindungsstellen Filtermodul/Rohrleitung auftretenden Längenänderungen bedingt durch Temperaturschwankungen und Druck nicht vernachlässigbar sind.at water purification or wastewater treatment becomes purification of liquids frequently reverse osmosis, microfiltration, ultra and nanofiltration are used. For the Applying these methods, filter modules are commonly used from a pressure pipe, which is closed to the outside by sealing and end plates, consist. Filtration membranes are located inside the tube in the form of, for example, membrane stacks or a large number of tubes. These filter modules are installed in pipe systems, the housing of the filter module and the corresponding pipe systems or the connection elements of the pipe system can consist of different materials. Different materials are known to have different coefficients of thermal expansion on, so that depending on the operating conditions at the connection points Changes in length of the filter module / pipeline due to temperature fluctuations and pressure not negligible are.

Eine Übertragung von derartig auftretenden Zug- / Druckspannungen auf das Filtermodulgehäuse muss in jedem Fall vermieden werden, da es ansonsten zur Beschädigung des Filtermoduls kommen kann.A transfer of tensile / compressive stresses that occur in this way on the filter module housing be avoided in any case, otherwise it will damage the Filter module can come.

Bekannt ist es eine Kupplung zumindest an einem Ende des Filtergehäuses zur Verbindung mit dem Rohrleitungssystem einzusetzen, die eine zugfeste Verbindung Rohrleitung/Filtermodulgehäuse darstellt ( DE 20 2004 002835 U1 ). Mittels dieser Kupplung soll ein Ausgleich von Axialbewegungen möglich sein. Da diese bekannte Verbindung allerdings zugfest ist und in dem angeführten Ausführungsbeispiel eine formschlüssige Verbindung mittels in der Innenwandung der Rohrkupplung angeordneter Zähne erfolgt, ist ein notwendiger Axialausgleich nicht zufriedenstellend möglich. Aufgrund der formschlüssigen Verbindung wird bei Kupplung eines Kunststoffrohres dessen Oberfläche beschädigt. Eine Mehrfachverwendung der zu kuppelnden Elemente (Rohrelemente, Filtermodulgehäuse) ist somit nicht möglich, da die Oberfläche unbrauchbar wird.It is known to use a coupling at least at one end of the filter housing for connection to the pipe system, which represents a tensile connection pipe / filter module housing ( DE 20 2004 002835 U1 ). This coupling should make it possible to compensate for axial movements. However, since this known connection is tension-resistant and in the exemplary embodiment mentioned there is a positive connection by means of teeth arranged in the inner wall of the pipe coupling, a necessary axial compensation is not satisfactorily possible. Due to the positive connection, the surface of a plastic pipe is damaged when it is coupled. Multiple use of the elements to be coupled (pipe elements, filter module housing) is therefore not possible because the surface becomes unusable.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Kupplungssystem für zu kuppelnde Elemente wie Filtermodule, Filteranschlussstutzen sowie Rohrelemente derart weiterzubilden, das ein axialer Längenausgleich sichergestellt ist und eine Übertragung von unerwünscht auftretenden Spannungen auf die zu kuppelnden Elemente vermieden wird.task The present invention is therefore a coupling system for to be coupled Elements such as filter modules, filter connections and pipe elements to develop in such a way that an axial length compensation is ensured is and a transfer of undesirable occurring stresses on the elements to be coupled is avoided.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, das als Rohrkupplung an zumindest einem Ende des Filtermoduls eine nichtzugfeste Rohrkupplung eingesetzt wird, die eine Verbindung zwischen Filtermodulgehäuse und Rohrleitung herstellt. Diese nichtzugfeste Rohrkupplung ist im Handel erhältlich und wird beispielsweise von der Firma Georg Fischer GF als Rohrkupplungstyp „GF Flex" oder von der Firma Straub als Typ „Straubflex" vertrieben.This Task is solved by the one as a pipe coupling on at least one end of the filter module Non-tensile pipe coupling is used, which is a connection between filter module housing and pipeline. This is non-tensile pipe coupling available in the stores and is used for example by the company Georg Fischer GF as a pipe coupling type "GF Flex" or by the company Straub sold as type "Straubflex".

Vorteilhaft an der Verwendung dieser nicht zugfesten Rohrkupplung ist es, dass mittels der Verbindung zwar eine Abdichtung des Systems erreicht wird, wobei allerdings ein axialer Längenausgleich der gekuppelten Elemente noch möglich ist. Durch den Einsatz der nichtzugfesten Rohrkupplung wir die Oberfläche der zu kuppelnden Elemente nicht beschädigt, da die Rohrkupplung mit einer elastischen Dichtungsmanschette ausgekleidet ist.Advantageous the use of this non-tensile pipe coupling is that a seal of the system is achieved by means of the connection, however, an axial length compensation of the coupled elements still possible is. By using the non-tensile pipe coupling, the surface of the elements to be coupled are not damaged since the pipe coupling with an elastic sealing sleeve is lined.

1 zeigt in schematischer Darstellung zwei parallel geschaltete Filtermodule 1,1', di0e in senkrechter Anordnung in ein Rohrleitungssystem eingebunden sind. Die Filtermodule 1,1' sind jeweils endseitig mittels einer nichtzugfesten Rohrkupplung 2,2' mit den zu kuppelnden Anschlussrohren 3,3' des Rohrleitungssystems verbunden. In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel könnte das Filtermodul auch nur einseitig mittels der nichtzugfesten Rohrkupplung an die Rohrleitung gekuppelt oder waagerecht eingebaut sein. Das andere Ende des Filtermoduls kann dann über einen Flansch fest mit der Rohrleitung verbunden werden. Bei dem Einsatz von längeren Filtermodulen (Länge > 1000 mm) bei denen eine größere axiale Längenausdehnung auftreten kann, ist die Anordnung eines Festpunktlagers 4,4' notwendig. Dieses Festpunktlager 4,4' stellt vorzugsweise eine mittig zwischen den Enden eines Filtermoduls 1,1' angeordnete feste Verbindung mit einem gestellfesten Element, das üblicherweise als Rack bezeichnet wird, dar. Das gestellfeste Element 5 ist in der Zeichnung durch die parallel beabstandeten Längsträger angedeutet. 1 shows a schematic representation of two filter modules connected in parallel 1 . 1' , which are integrated in a pipeline system in a vertical arrangement. The filter modules 1 . 1' are each end by means of a non-tensile pipe coupling 2 . 2 ' with the connecting pipes to be coupled 3 . 3 ' connected to the piping system. In an exemplary embodiment not shown, the filter module could also be coupled to the pipeline on one side only by means of the non-tensile pipe coupling or installed horizontally. The other end of the filter module can then be firmly connected to the pipeline via a flange. When using longer filter modules (length> 1000 mm) in which a larger axial length expansion can occur, the arrangement of a fixed point bearing 4 . 4 ' necessary. This benchmark camp 4 . 4 ' preferably places one midway between the ends of a filter module 1 . 1' arranged fixed connection with a frame-fixed element, which is usually referred to as a rack. The frame-fixed element 5 is indicated in the drawing by the parallel spaced longitudinal beams.

Aufgrund der Fixierung des Filtermoduls 1,1' über ein Festpunktlager 4,4' an dem gestellfesten Element 5 tritt endseitig am Gehäuse des Filtermoduls 1,1' jeweils der halbe Betrag der insgesamt auftretenden Längenausdehnung des gesamten Filtermoduls 1,1' auf. Wie vorstehend bereits erwähnt, ist die Anordnung eines derartigen Festpunktlagers 4,4' erst ab einer Längenausdehnung welche größer ist als das zulässige Kupplungsspiel einer Rohrkupplung notwendig.Due to the fixation of the filter module 1 . 1' via a fixed point camp 4 . 4 ' on the element fixed to the frame 5 occurs at the end of the filter module housing 1 . 1' half the amount of the total linear expansion of the entire filter module 1 . 1' on. As already mentioned above, the arrangement of such a fixed point bearing 4 . 4 ' Only from a length extension which is greater than the permissible coupling play of a pipe coupling.

Die in der Zeichnung nur schematisch dargestellten nichtzugfesten Rohrkupplungen 2,2' bestehen im wesentlichen aus einer zylindrischen Rohrmanschette mit eingelegter Dichtmanschette aus elastischem Dichtungsmaterial, wobei die Dichtmanschette jeweils endseitig Dichtlippen aufweist. Beim Einbau des Filtermoduls 1,1' in das Rohrleitungssystem werden die zu kuppelnden Elemente in die Rohrkupplung 2,2' eingesteckt und mittels am Gehäuse der Rohrkupplung 2,2' angeordneter Spannvorrichtungen verspannt. Beim Einstecken der zu kuppelnden Elemente in die Rohrkupplung 2,2' ist darauf zu achten, dass die zu kuppelnden Elemente einen axialen Abstand zueinander aufweisen, der derart bemessen sein muss, dass die maximal auftretende Längenänderung der zu kuppelnden Elemente ungehindert erfolgen kann.The non-tensile pipe couplings shown only schematically in the drawing 2 . 2 ' consist essentially of a cylindrical pipe sleeve with an inserted sealing sleeve made of elastic sealing material, the sealing sleeve each having sealing lips at the ends. When installing the filter module 1 . 1' The elements to be coupled are inserted into the pipe in the pipe system clutch 2 . 2 ' inserted and by means of the housing of the pipe coupling 2 . 2 ' arranged clamping devices clamped. When inserting the elements to be coupled into the pipe coupling 2 . 2 ' It must be ensured that the elements to be coupled are axially spaced from one another, which must be dimensioned such that the maximum length change of the elements to be coupled can occur without hindrance.

Beim Verspannen der Rohrkupplung 2,2' wird ein Abdichten der zu kuppelnden Elemente erreicht, wobei eine axiale Längenausdehnung der zu kuppelnden Elemente noch möglich ist. Da die Rohrkupplung 2,2' nichtzugfest ist, können an dieser Verbindungsstelle axiale Kräfte nicht übertragen werden.When tightening the pipe coupling 2 . 2 ' sealing of the elements to be coupled is achieved, with an axial longitudinal expansion of the elements to be coupled being still possible. Because the pipe coupling 2 . 2 ' axial tensile strength cannot be transmitted at this connection point.

Aus der schematischen Darstellung der 1 ist weiterhin ersichtlich, dass jeweils in der Nähe des Endbereiches des Filtermoduls 1,1' radial nach außen weisende Anschlussstutzen 6,6' vorgesehen sind, wobei bei vertikalem Einbau der Filtermodule 1,1' der obere Anschlussstutzen 6,6' der Permeatstutzen und der untere Anschlussstutzen der Rückspülstutzen ist. Diese Anschlussstutzen 6,6' müssen ebenfalls mit entsprechenden Rohrleitungen verbunden werden. Durch entsprechende Axialausdehnung des Filtermoduls 1,1' wandern die Anschlussstutzen 6,6' mit. Die Anschlussstutzen 6,6' sind meist an das Filtermodulgehäuse angeschweißt oder damit verklebt. Damit an diesen entsprechenden Verbindungsstellen der Anschlussstutzen mit dem Rohrleitungssystem keine Spannungen an den Verbindungsstellen auftreten die zu einer Beschädigung der entsprechenden Verbindungsstelle führen kann, ist an dieser Stelle ein entsprechendes Kupplungssystem vorgesehen, das ein Mitwandern der radial nach außen stehenden Anschlussstutzen bei axialer Längenausdehnung des Filtermoduls ermöglicht. Eine entsprechende Ausführungsform ist in den 2 und 3 dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.From the schematic representation of the 1 it can also be seen that in each case near the end region of the filter module 1 . 1' connecting pieces pointing radially outwards 6 . 6 ' are provided, with vertical installation of the filter modules 1 . 1' the upper connector 6 . 6 ' the permeate connection and the lower connection connection is the backwash connection. These connecting pieces 6 . 6 ' must also be connected to the corresponding pipes. By appropriate axial expansion of the filter module 1 . 1' migrate the connecting pieces 6 . 6 ' With. The connecting pieces 6 . 6 ' are usually welded or glued to the filter module housing. To ensure that there are no stresses at the connection points at the corresponding connection points of the connection pipe with the piping system, which can lead to damage to the corresponding connection point, a corresponding coupling system is provided at this point, which allows the radially outward connection pipes to move along with the axial length extension of the filter module , A corresponding embodiment is in the 2 and 3 shown and will be described below.

2 zeigt dabei ebenfalls zwei parallel geschaltete Filtermodule 1,1', die in senkrechter Anordnung in ein Rohrleitungssystem eingebunden sind, wobei im Gegensatz zur Darstellung gemäß 1 die Kupplung der Anschlussstutzen 6,6' mit dem Rohrleistungssystem gezeigt ist. Gleiche zu 1 beschriebene Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. 2 also shows two filter modules connected in parallel 1 . 1' , which are integrated in a vertical arrangement in a pipeline system, whereby in contrast to the representation according to 1 the coupling of the connecting piece 6 . 6 ' with the piping system is shown. Same thing 1 Components described are provided with the same reference numerals.

3 ist eine Seitenansicht der in 2 dargestellten Anordnung. Hierbei ist unter anderem zu ersehen, dass insgesamt 5 parallel geschaltete Filtermodule 1,1' hintereinander angeordnet und in einem gestellfesten Element 5 aufgenommen sind. Ein entsprechendes axiales Mitwandern der Anschlussstutzen 6,6' mit dem Filtermodul 1,1' ist über ein sogenanntes Kupplungsgelenk (Ausgleichbogen) 7,7' , das zwischen Anschlussstutzen und Rohrleitung eingebunden ist, ermöglicht. Dieses Kupplungsgelenk (Auslgeichsbogen) besteht vorzugweise aus einem Kunststoff wie Polyethylen, Polypropylen oder Polyvinylchlorid und ist als zweifach umgelenktes Rohrleitungselement ausgebildet. Gemäß einem in der 2 dargestellten Koordinatensystem, das die X-, Y- und Z-Richtung definiert, ist die Ausbildung des Kupplungsgelenkes 7,7' derart, dass das Rohrleitungselement zunächst ein mit dem Anschlussstutzen 6,6' in Verlängerung, d.h. in X-Richtung aufweisendes Element enthält, anschließend das Rohrleitungselement um 90° in die Zeichnungsebene nach hinten weisend in Z-Richtung verläuft und das Rohrleitungselement nach einem geraden Abschnitt in Z-Richtung schließlich um 90° in Y-Richtung, d.h. in Axialrichtung nach unten gebogen verlaufend ein weiteres gerades Rohrstück aufweist, welches mit der eigentlichen Rohrleitung 8,8' zugfest gekoppelt ist. 3 is a side view of the in 2 shown arrangement. It can be seen here, among other things, that overall 5 filter modules connected in parallel 1 . 1' arranged one behind the other and in a fixed element 5 are included. A corresponding axial migration of the connection piece 6 . 6 ' with the filter module 1 . 1' is via a so-called coupling joint (compensation bow) 7 . 7 ' , which is integrated between the connecting piece and the pipeline. This coupling joint (alignment arch) preferably consists of a plastic such as polyethylene, polypropylene or polyvinyl chloride and is designed as a double-deflected pipe element. According to one in the 2 Coordinate system shown, which defines the X, Y and Z directions, is the formation of the coupling joint 7 . 7 ' in such a way that the pipe element is first connected to the connecting piece 6 . 6 ' in an extension, ie having an element in the X direction, then the pipe element runs 90 ° in the plane of the drawing pointing backwards in the Z direction and the pipe element after a straight section in the Z direction finally by 90 ° in the Y direction, ie has a further straight pipe section which is bent downward in the axial direction and which is connected to the actual pipeline 8th . 8th' is coupled tensile.

Aufgrund der vorstehend beschriebenen Ausbildung des mehrfach umgelenkten Rohrleitungselementes, das aus Kunststoff besteht, ist eine Axialdehnung zwischen der Rohrleitung und dem Anschlussstutzen, d.h. ein Mitwandern der Anschlussstutzen 6,6' in Y-Richtung ohne Übertragung von Spannungen auf die Verbindungsstelle möglich. In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung könnte diese Verbindung zwischen Anschlussstutzen 6,6' und Rohrleitung 8,8' auch als elastisches Anschlusselement in Form eines Schlauches ausgeführt sein.Because of the above-described design of the multiply deflected pipeline element, which consists of plastic, there is an axial expansion between the pipeline and the connecting piece, ie, the connecting pieces migrate along 6 . 6 ' possible in the Y direction without transferring tension to the connection point. In a further embodiment according to the invention, this connection could be made between connecting pieces 6 . 6 ' and piping 8th . 8th' also be designed as an elastic connecting element in the form of a hose.

Claims (6)

Kupplungssystem für rohrförmige Filtermodule, bei dem eine Verbindung zwischen Filtermodul und Rohrsystem zumindest an einem Endbereich mittels einer Rohrkupplung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrkupplung (2,2') eine nicht zugfeste Rohrkupplung ist.Coupling system for tubular filter modules, in which a connection between the filter module and the pipe system takes place at least at one end area by means of a pipe coupling, characterized in that the pipe coupling ( 2 . 2 ' ) is a non-tensile pipe coupling. Kupplungssystem nach Anspruch 1, wobei die nicht zugfeste Rohrkupplung (2,2') an beiden Endbereichen des Filtermoduls (1,1') eingesetzt wird.Coupling system according to claim 1, wherein the non-tensile pipe coupling ( 2 . 2 ' ) at both end areas of the filter module ( 1 . 1' ) is used. Kupplungssystem nach Anspruch 2, wobei mittig zwischen den beiden Endbereichen des Filtermoduls (1,1') eine Fixierung an einem gestellfesten Element (5) erfolgt.Coupling system according to claim 2, wherein centrally between the two end regions of the filter module ( 1 . 1' ) fixation to a fixed element ( 5 ) he follows. Kupplungssystem nach Anspruch 1, Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei die an dem Filtermodul (1,1') angeordneten Anschlussstutzen (6,6') über ein Kupplungsgelenk (7,7') an die Rohrleitung (8,8') angebunden sind.Coupling system according to claim 1, claim 2 or claim 3, wherein the on the filter module ( 1 . 1' ) arranged connection piece ( 6 . 6 ' ) via a coupling joint ( 7 . 7 ' ) to the pipeline ( 8th . 8th' ) are connected. Kupplungssystem nach Anspruch 4, wobei das Kupplungsgelenk (7,7') als zweifach umgelenktes Rohrleitungselement aus Kunststoff ausgebildet ist.Coupling system according to claim 4, wherein the coupling joint ( 7 . 7 ' ) as a double redirected Pipe element made of plastic. Kupplungssystem nach Anspruch 1, Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei die an dem Filtermodul (1,1') angeordneten Anschlussstutzen (6,6') über ein elastisches Anschlusselement in Form eines Schlauches an die Rohrleitung (8,8') angebunden sind.Coupling system according to claim 1, claim 2 or claim 3, wherein the on the filter module ( 1 . 1' ) arranged connection piece ( 6 . 6 ' ) via an elastic connection element in the form of a hose to the pipeline ( 8th . 8th' ) are connected.
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