DE2239931A1 - Vorrichtung zum reinigen von fluessigkeiten - Google Patents
Vorrichtung zum reinigen von fluessigkeitenInfo
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Description
PATENTANWÄLTE 8 MÜNCHEN 8O. MAUERKIRCHERSTR. 48
Anwaltsakte 22 7^5 ,,
Monsanto Company St.Louis, Missouri / USA
Vorrichtung zum Reinigen von Flüssigkeiten
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen von Flüssigkeiten mittels umgekehrter Osmose mit Hohlfasern.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Verschlusses oder einer Dichtung,
um das Hohlfaserbündel in einer Vorrichtung für die umgekehrte Osmose festzulegen.
Man hat gefunden, daß lange, dünne, durchlässige Hohlfasern
aus organischen Polymeren in einer Permeabilitäts-Trennanlage
verwendbar sind. Hierbei wird von der Eigen-
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4SI!« foiHJmfc, Miefea»
schaft der Paser Gebrauch gemacht, eine Flüssigkeit leichter
durch die Faserwände dringen zu lassen, als andere Flüssigkeiten, Ionen oder Bestandteile. Beispielsweise
ist in der US-PS 3 228 877 eine derartige Vorrichtung beschrieben.
Sie besteht aus einem zylindrischen Mantel, der eine große Anzahl von selektiv permeablen Hohlfasern
mit geringem Durchmesser enthält. Die Fasern sind in Längsrichtung des Mantels angeordnet und ragen aus den verschlossenen
Enden des Zylinders. Das zugeführte Flüssigkeitsgemisch wird unter Druck in das Innere des Mantels eingeführt,
wo der abzutrennende Bestandteil durch die Wände der Hohlfasern dringt. Durch das Innere der Hohlfasern gelangt
dieser Bestandteil dann in einen Sammelbehälter. Das noch im Innern des Mantels verbleibende restliche
Flüssigkeitsgemisch wird durch eine Auslaßöffnung entfernt.
Eine andere Art der Trennung aufgrund von Permeabilitätserscheinungen, bei der selektiv permeable Hohlfasern ausgenützt werden, ist in der GB-PS 1 ol9 881 beschrieben.
Die Vorrichtung arbeitet in der gleichen Weise wie oben erläutert; nur die Anordnung der Fasern Im Innern des Mantels 1st unterschiedlich. Die Fasern erstrecken sich nicht
in der Längsrichtung deft Zylinder·, sondern ragen in den
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Zylinder hinein, wo sie umkehren und über die Länge des
Zylinders zurückgeführt werden, so daß beide Enden der Hohlfaser aus dem gleichen Ende des zylindrischen Mantels
herausragen. Die Hohlfasern sind also im Innern des Mantels U-förmig angeordnet, wobei der U-Bogen bzw. die
Schleife der Paser am einen Ende des Zylinders liegt und die beiden Faserenden am anderen Ende herausragen.
Selbstverständlich ist es bei allen diesen Trennvorrichtungen mittels Hohlfasern erforderlich, an den Enden des
Zylinders eine Dichtung vorzusehen, damit vermieden wird, daß Flüssigkeit statt durch das Innere der Hohlfasern, aus
dem Zylinder entweicht. Bei dem bisher üblichen Verfahren zur Herstellung einer Dichtung, die dem hohen Arbeitsdruck im Zylinder etandhält, wird eine Dichtmasse angebracht,
und das Verschlußende des Hohlfaserbündels wird vom aktiven Teil, d.h. dem Teil des Faserbündel» mit dem die Trennung
der Bestandteile vom Wasser erfolgt, getrennt» Hierbei
wird während der Vorbereitung der Faser zum Einlegen
in die Vorrichtung eine Sekundärdichtung angebracht. Nach dem Anbringen der Sekundärdiehtung raufe der aktive Teil der
Faser im Wasser unbeweglich gemacht werden, und das Verschlußende wärmebehandelt werden, um den äußeren Durehmesser der Faser zu stabilisieren* Nach diesem Arbeitsgang
wird das Verschlußende getrocknet und eine starre, feste
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Epoxiddichtung angebracht, um im Innern der zylindrischen
Vorrichtung ein betriebsbereites Bündel zu erhalten.
Die Erfindung schafft eine Vorrichtung zur Reinigung von Flüssigkeiten mittels umgekehrter Osmose. Diese Vorrichtung
weist eine Anzahl von Hohlfasern in Längsanordnung auf, wobei die Pasern mittels einer elastomeren Dichtungsmasse
miteinander verbunden sind. Die Dichtungsmasse umgibt das Faserbündel an einer Stelle, die nahe beim
offenen Ende des Gehäuses liegt. Die Umhüllung mit Dichtungsmasse weist die Form eines konischen Stopfens auf,
dessen verjüngtes Ende nahe dem offenen Ende des Gehäuses liegt.
Es kann auch eine poröse Platte am offenen Ende des Gehäuses fest angebracht sein. Sie dient zum Auffangen der
durch den hohen Arbeitsdruck hervorgerufenen Axialkraft und hält das Hohlfaserbündel während des Arbeiteablaufes
im Gehäuse.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert und dabei auf die
beigefügte Zeichnung Bezug genommen.
Die Zeichnung ist ein Längsschnitt einer Vorrichtung ge-
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maß der Erfindung und zeigt eine konisch verlaufende Dichtung
16, durch die ein Hohlfaserbündel 14 innerhalb des Modelies Io gehalten wird.
Das Modell Io weist einen länglichen Mantel 12 auf, der
an einem Ende offen ist. In dem Gehäuse ist ein U-förmiges Hohlfaserbündel 14 enthalten, wobei die Pasern mit
beiden Enden aus dem offenen Ende des Gehäuses herausragen. Die Enden des Hohlfaserbündels sind mittels einer
elastomeren Dichtung 16 mit konischer Form, die nach dem Innern des Gehäuses hin weiter wird oder deren Winkel sich
zum Innern des Gehäuses hin öffnet, abgedichtet. Den Abschluß des Paserbündels umgibt eine starre, konusförmige
Hülse 18, in die die kegelförmige Dichtung 16 eingepaf,t
ist, um das Faserbündel 14 während des Arbeitsganges im Innern des Gehäuses zu halten. Das offene Ende des Gehäuses
Io weist einen Flansch 2ο auf, mit dem das passende
Kuppelaufnähmeteil 22 einer Kupplungseinrichtung verbunden
ist. Am freien Ende des Faserbündels ist eine poröse Platte 24 vorgesehen, die durch das Kuppeleinsatzteil 26
der Kupplungseinrichtung in ihrer Lage gehalten wird. Bei Bedarf ist über der porösen Platte 24 eine Stützplatte
28 vorzusehen. Die Stützplatte 28 weist eine Anzahl von öffnungen auf, um Wasser hindurchzulassen.
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Um die Dichtung 16 auf dem Faserbündel gemäß der Erfin*-
dung anzubringen, wird eine elastomere Dichtungsmasse auf dem Faserbündel vor dem Einsetzen in das Gehäuse, in
dem die umgekehrte Osmose stattfindet, aufgebracht. Das Faserbündel weist dabei die Form eines in die länge gezogenen "O" auf, d.h. das Bündel hat keine freien Enden.
Die Dichtungsmasse wird in der Nähe eines Endes des Bündels aufgebracht, in die gewünschte Form, d.h. Konusform,
gebracht, und dann gehärtet. Dann wird das Bündel in das Gehäuse eingesetzt. Nun wird die konusförmige Hülse 18
mit leichtem Druck in das Gehäuse eingepaßt. Wenn das Hohlfaserbündel in dem Gehäuse untergebracht ist, wird im
Innern des Gehäuses ein leichter überdruck erzeugt, durch den eine leichte Verschiebung der Hohlfasern hervorgerufen wird. Hierdurch wird das Aufschneiden der aus dem offenen Ende des Gehäuses ragenden Enden des Bündels möglich. Nun wird die poröse Platte 21, und wenn nötig, die
Stützplatte 28 mit Hilfe der Kupplungsteile 22 und 26 angebracht.
Geeignete Materialien für die Dichtungsmasse gemäß der Erfindung sind polymere Elastomere mit einer ausreichend
niedrigen Viskosität, um die Fasern einzuhüllen. Nach dem Formen härten diese Elastomere zu einer höheren Viskosität. Typische Materialien sind natürlicher und synthe-
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tischer Kautschuk, Urethane, Polysulfide und Silikone.
Bevorzugt wird als Dichtungsmasse Silikonkautschuk verwendet. Dieser weist eine höhe Festigkeit auf und härtet
in Anwesenheit von Wasser.
Für die Herstellung der Hülse 18 verwendet man bevorzugt
ein starres Material, das einen flüssigkeitsdichten Verschluß ermöglicht. Besonders Epoxidharze erweisen sich
für diesen Verwendungszweck als besonders vorteilhaft, obwohl auch andere Harze, wie Polystyrol, Polyvinylchlorid
und dergl. verwendbar sind.
Bei der Anwendung der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird
eine verunreinigte Flüssigkeit, z.B. Brackwasser, in das
Innere des Gehäuses Io durch eine unter Druck stehende Eintrittsöffnung (nicht gezeigt) eingeführt. Die Hohlfasern
im Gehäuse, die aus einem Material bestehen, das ein
Eindringen des Wassers in das Innere der Faser erlaubt, wirken als Trenneinrichtung. Das klare, gereinigte Wasser
tritt an den offenen Enden des Faserbündels aus dem Gehäuse aus. DasGeh&us« weist auch eine Einrichtung auf
(nicht gezeigt)·,^ ungereinigte Flüssigkeitsrückstände
ablaufen zu lassen..Durch den Druck im Gehäuse entsteht eine seitlich wirkende,Druckkraft, durch die eine Abdichtung
4er Fasern .auf .4er-·-Innenseite der Dichtungsmasse er~
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reicht wird, wodurch Leckagen vermieden werden. Die poröse
Befestigungsplatte 2k nimmt die durch den hohen Arbeitsdruck
entstehenden Druckkräfte auf. Man hat herausgefunden, daß Vorrichtungen, die in der erläuterten Weise
verschlossen sind, bei Drücken bis zu ca. 18 kp/cm2 und höher kontinuierlich betrieben werden können, ohne daß
ungereinigtes Wasser entweicht.
Die polymeren Materialien zur Herstellung der Hohlfasern sind bekannt. Zu ihnen gehören Polyäthylenterephthala't,
Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyhexamethylenadipamid, Mischpolymerisate aus Tetrafluoräthylen und Hexafluorpropylen,
Celluloseacetat, Äthylcellulose, Polystyrol, Mischpolymerisate aus Butadien und Styrol, Celluloseester,
Celluloseäther, Acrylnitrile, Polyvinylformal- und -butyral-Harze,
Polyolefine, Polyurethane, Polyamide und dergl. Bevorzugt wird Celluloseacetat.
Die poröse Platte 2kt die das Faserbündel gegen den im
Gehäuse herrschenden hohen Arbeitsdruck im Gehäuse hält, kann aus jedem hierfür geeigneten Material bestehen. Geeignet
ist jedes Material, durch das keine Undichtigkeit entsteht und das kein Herausschieben der Fasern aus dem Gehäuse
zuläßt. Ein besonders geeignetes Material für die Herstellung der porösen Platte 2k ist ein hochfestes Sieb
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aus rostfreiem Stahl mit kleiner Maschenweite.
Die richtige Form der konusförmigen Dichtung 16 hängt
von der Höhe des Drucks im Gehäuse ab. Es hat sich gezeigt, daß ein Kegelwinkel zwischen 5° und lo° im allgemeinen
für den Verwendungszweck gemäß der Erfindung ausreichend ist, wobei ein Kegelwinkel von 7 1/2° bevorzugt wird.
- Io Patentansprüche:
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Claims (3)
1. / Vorrichtung zum Reinigen von Flüssigkeiten mittels
umgekehrter Osmose, gekennzeichnet durch ein längliches Gehäuse (1O)1 in dem eine große Zahl von Hohlfaserbündeln (14) untergebracht ist, wobei jedes der Bündel Pasern
aufweist, die mittels einer elastomeren Dichtungsmasse
verbunden sind, wobei die Dichtungsmasse das Bündel an einer Stelle umgibt, die nahe beim offenen Ende des Gehäuses liegt, und wobei die umhüllende Dichtung die Form
eines konusförmigen Stopfens (16) aufweist, dessen Schmalseite oder verjüngte Seite nahe beim offenen Ende des
Gehäuses liegt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß am offenen Ende des Gehäuses eine poröse Platte (24) befestigt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastomere Dichtungsmasse aus Silikonkautschuk
besteht, daß die poröse Platte aus einem Sieb aus rostfreiem Stahl mit kleiner Maschenweite besteht, und daß
die Hohlfasern aus Celluloseacetat bestehen.
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i O il B (J R / O O 8 7
'4. Vorrichtung, gekennzeichnet durch einen Behälter,
der an einem Ende eine Öffnung aufweist, in dem ein Bün-, del von Hohlfasern untergebracht ist, wobei die Enden
der Fasern aus der öffnung herausragen, durch eine umhüllende
Dichtungseinrichtungs die die Pasern in ihrer Längsrichtung nahe bei der öffnung umgibt und abgrenzt, durch
eine elastomere Dichtung zur Befestigung des Paserbündels in der öffnung, und durch eine Einrichtung, mit der der Behälter
unter Druck abdishtbar ist.
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