DE2261265A1 - Verbesserungen an plattenhalterungen von membranen fuer separatoren - Google Patents

Description

Die,Erfindung betrifft eine Plattenhalterung von Membranen sowie eine Vorrichtung, die durch abwechselnde Nebeneinanderordnung γόη Platten und Halterahmen entsteht, wobei die Vorrichtung einen Separator mit Membranen bildet, der insbesondere bei der Ultrafiltration Anwendung findet.

Ebenso wie derartige Vorrichtungen sind Plattenbalterungen von Membranen bekannt, die im allgemeinen eine rechteckige Form besitzen und an jedem Ende eine schmale Jffnung für den Durchtritt des zu behandelnden Fluids und auf jeder Seite eine beckenförnige Vertiefung aufweisen, welche mit einer -Auskleidung versehen ist, auf der eine die Rinder der beckenf'-Jrmigen Vertiefung bedeckende Membran aufliegt, wobei die Ränder mit mindestens einer Leitung zum Ablassen des Fluids versehen sind, das durch die Membran gedrungen ist. 2fjg826/0852

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In solchen Vorrichtungen sind die Membranen mit Hilfe von Dichtungs-Halterahmeni die zugleich den gewünschten Abstand zwischen den Plattenhalterungen gewährleisten, auf den in Längsrichtung verlaufenden Rändern jeder beckenförmigen Vertiefung dichtend gehalten. Da die Membranen allerdings zwischen der beckenförmigen Vertiefung und der schmalen öffnung in Querrichtung durch die Halterahmen nicht dichtend gehalten werden können, ist vorgeschlagen worden, sie an diesen Stellen festzukleben.

Jedoch erscheint es für die Verwendung dieser Platten vorteil^ haft, die Membranen in Querrichtung zwischen dein Rand jeder beckenförmigen Vertiefung und der schmalen öffnung mittels einer betriebssicheren mechanischen Einrichtung dichtend zu halten, die sich leicht ein- und ausbauen läßt.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, jegliches Aufkleben von Membranen auf die Plattenhalterungen überflüssig zu machen, insbesondere in Trennvorrichtungen, die durch abwechselnde Nebeneinanderordnung von Platten und Halterahmen gebildet sind.

Dieses Ziel wird bei einer Plattenhalterung von Membranen für Fluidseparatoren, die insbesondere zur Ultrafiltration verwendet werden, wobei die Plattenhalterung im allgemeinen eine rechteckige Form besitzt, an jedem Ende mindestens eine schmale öffnung für den Durchtritt des zu behandelnden Fluids und auf jeder Seite mindestens eine beckenförmige Vertiefung aufweist, welche mit einer Auskleidung versehen ist, auf der eine die Ränder der beckenförmigen Vertiefung bedeckende Membran aufliegt, wobei die beckenförmige Vertiefung mit mindestens einer Leitung zum Ablassen des durch die Membran gedrungenen Fluids aufweist, erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß sie zwischen jedem Ende der beckenförmigen Vertiefung und der am nächsten gelegenen schmalen öffnung eine öffnung aufweist, deren zu der beckenförmigen Vertiefung hin gelegener Rand die Gestalt einer rerslnn'Pigen Oberfläche besitzt, gegen welche die Membran jeder Seite auf ihrer ganzen Breite durch eiaeg abjiÄhmJpa^^Einrichtung dichtend gehalten ist.

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Die Erfindung wird im folgenden anhand von "bevorzugten, "beispielsweisen Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig.	2
Fig.	3
Fig.	4
Fig.	5

Fig. 1 . eine halbierte Seitenansicht einer Platterihalterung mit Membranen, Halterahmen und abnehmbarer Einrichtung, . . :
eine Schnittansicht von links längs der Linie AA. in Fig. 1 in vergrößertem Maßstab,

eine halbierte Seitenansicht, in der eine Plattenhalterung ohne ihre abnehmbaren Teile näher dargestellt ist,

eine Schnittansicht von links längs der Linie BB in Fig. 3, '

eine Schnittansicht von rechts der in Fig. 3 dargestellten Platte längs der Linie CG in vergrößertem
Maßstab, die die Einrichtung zum'Verbinden des Halterahmens näher darstellt,

Fig. 6 eine teilweise Querschnittsansicht einer Anordnung
von drei Plattenhalterungen,

Fig. 7 eine halbierte Seitenansicht einer Abwandlung der

Plattenhalterung mit einer abnehmbaren Einrichtung,

Fig. 8 und 9 teilweis-e Querschnittsansichten von Abwandlungen der abnehmbaren Einrichtung einer Plattenhalterung,

Fig. IO eine teilweise Querschnittsansicht einer Abwandlung einer Plattenhalterung mit einer abnehmbaren Einrichtung.

Die erfindungsgemäße Plattenhalterung von Membranen umfaßt Bauteile, die in der Fachwelt bekannt sind. Insbesondere weist sie auf jeder Seite eine mit einer Auskleidung versehene beckenförmige Vertiefung, auf der eine Membran aufliegt, sowie an jedem . Ende längliche öffnungen auf und besitzt im allgemeinen eine
rechteckige Form.

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SAD OHlQiNAL

In Pig. 1 ist die Platte in Vollinien normaler Stärke, die Membran gestrichelt, der Halterahmen, der zwei aufeinanderfolgende Platten trennt, in Strichlinien dargestellt, während die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Platte durch Vollinien größerer Stärke gezeigt ist.

Eine Platte ist in Bezug auf ihre Längsachse praktisch symmetrisch. Sie weist Ausnehmungen 1 zum Positionieren auf, welche für Führungsstan^en vorgesehen sind, so daß vorzugsweise durch die Nebeneinanderordnung senkrechter Platten längs den waagerechten Stangen eine Vorrichtung gebildet wird. Die Platte besitzt außerdem schmale öffnungen zum Einführen des zu behandelnden Fluids und zum Ablassen des behandelten Fluids, nachdem es auf der Membranoberfläche entlanggeflossen ist. Zwischen den beiden schmalen Öffnungen 2 ist jede Plattenhalterung für die Membranen auf beiden Flächen mit einer beckenförmigen Vertiefung 3 versehen, wobei die beckenförmigen Vertiefungen 3 durch eine dünne Wand voneinander getrennt sind. Jede beckenförroige Vertiefung 3 enthält eine Auskleidung, die insbesondere als Unterlage für eine Membran dient. Diese Auskleidung umfaßt beispielsweise ein Gitter aus Kunststoff und eine poröse Unterlage, die beide im wesentlichen die Abmessungen der beckenförmigen Vertiefung besitzen. Die Auskleidung wird durch einen Klebstreifen gehalten, der gleichzeitig auf der porösen Unterlage und auf den Rändern der beckenförmigen Vertiefung angebracht ist. Die Membran 4 ist auf der porösen Unterlage angeordnet, gegebenenfalls fiber einem Papierfilter. Es ist auch möglich, dem Boden der beckenförmigen Vertiefung ein solches Profil zu geben, daß das Ablaufen des über die Membran geflossenen Fluids ermöglicht und somit das Gitter überflüssig wird. Das über die Membranen geflossene Fluid viira in mindestens einer Leitung (nicht dargestellt) aufgefangen, die in der Breite der Platte angeordnet ist.

Die K^c-r;br^n Λ lie~t auf der Auskleidung auf und ragt über die L^nge- und C;u errand er 51 6 der beckenf örrcigen Vertiefung 3 hinaus, wie Fis. 1 zeigt. Die Membran 4 wird durch den Halterahmen 7 (in

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8AD OWGlMAL

Pig. 1 in Strichlinien dargestellt) beim Einspannen mehrerer Platten dichtend gegen die Längsränder 5 der beckenförmigen Vertiefung 3 gedrückt. Wie aus Pig. 2 hervorgeht, sind die Halterahmen 7 auf beiden Seiten einer Plattenhalterung angeordnet und gewährleisten die Dichtheit an den Längsrändern der Membranen 4. Die Halterahmen 7 können seitlich etwa durch an jeder Seite der Platte vorgesehene Verstärkungen gehalten sein. Sie lassen sich auch mit Hilfe von Längsrillen 13 und Querrillen 14 (siehe Pig. 3 und 4) befestigen, die auf den Rändern der Platten vorgesehen sind. Die Halterahmen 7 ,passen sich beim Zusammenbau der Vorrichtung leicht in die Rillen ein und sind auf diese Weise gegen Verschiebungen gesichert.

Um die Handhabung jeder Platte und ihrer zugehörigen Teile (Auskleidung, Membranen, Halterung) zu erleichtern, ist es von Vorteil, den Halterahmen 7 formschlüssig mit der Platte verbunden zu halten, ohne ein Kleben vornehmen zu müssen. So läßt sich der Halterahmen, wie die Pig. 5 und 6 zeigen, mit Hilfe von Verbindungsstiften 15 auf der Plattenhalterung befestigen, die auf dem Umfang der Platten angebracht sind und in Löcher eingreifen, welche an entsprechenden Stellen in den Halterahmen angeordnet sind. Diese Verbindungsstifte 15 können aus einem. Kunststoffmaterial bestehen, dessen Härte etwas geringer ist als die der Platte, und unter Kraftaufbringung in die in' der Platte vorgesehenen Löcher 16 eingebracht werden. Außerdem ist es vorteilhaft, die Löcher 16 an einem Ende zu erweitern, um das Einsetzen des Kopfes 18 der Verbindungsstifte 15 der angrenzenden Platte zu ermöglichen, wie aus Pig. 6 ersichtlich ist. Weiterhin ist es möglich, die Verbindung mittels eines umgekehrten Bauteils herzustellen, wobei also die Verbindungsstifte fest nit den Halterahmen 7 verbunden sind und diese weichen Stifte in Halterungslöcher eingreifen, die an den Rändern der Platten vorgesehen sind.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Plattenbalterung weist zwischen·- jedem Ende der beckenförmigen Vertiefung 3 und der nächstgelege-

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nen schmalen öffnung 2 eine öffnung 10 auf, deren zur beckenförmigen Vertiefung 3 hin gelegener Rand 19 eine regelmäßige bzw. stetige Oberfläche ist, gegen welche jede Membran 4 auf ihrer gesamten Breite durch eine abnehmbare Einrichtung 20 dichtend gehalten 1st. Die Dicke der eingesetzten, abnehmbaren Einrichtung entspricht derjenigen der Platte, zumindest an den Enden der zur beckenförmigen Vertiefung hin gelegenen Ränder.

Unter regelmäßiger Oberfläche wird hier eine Oberfläche verstanden, die von einer Geraden erzeugt wird, welche sich parallel zu den Flächen der Platten verschiebt und sich auf zwei die Platte durchquerende Leitkurven stützt. Hierdurch wird vermieden, daß sich die Membran beim Einsetzen kräuselt.

Dem zur beckenförmigen Vertiefung hin gelegenen Rand 19 der öffnung 10 v/ird vorzugsweise ein V-förmiges (Fig. 4, 8 und 9) oder ein kreisbogenförmiges (Fig. 10) Profil gegeben. Der dem Rand 19 gegenüberliegende Rand kann eine, beliebige Form besitzen, doch gibt man ihm im allgemeinen eine in Bezug auf die Längsachse der Öffnung 10 symmetrische Form.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte abnehmbare Einrichtung innerhalb der öffnung 10 umfaßt zwei Plättchen 8, 9, die praktisch die Dicke der Platte aufweisen, nachdem sie durch die Schrauben 11 gegeneinander angezogen worden sind. Zwischen den Plättchen 8, 9 und dem der beckenförmigen Vertiefung am nächsten gelegenen Rand 19 der Öffnung 10 drückt ein Verbindungsteil 12 auf die Membran 4, nachdem die Plättchen 8, 9 gegeneinander angezogen worden sind. Da der Rand 19 V-förmig ist, besitzt das Verbindungsteil 12 einen sparrenförmigen Querschnitt. Der Abstand zwischen den Schenkelenden des Verbindungsteils 12 entspricht der Dicke der Platte.

Die abnehmbare Einrichtung mit den Plättchen verschließt die Öffnung, in die sie eingesetzt ist, vollständig.

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Der Zusammenbau der Teile einer Platte, -wie sie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, ist, geschieht wie folgt» Man nimmt eine Platten- . halterung, wie sie in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist. In jede bekkenförmige Vertiefung 3 wird die.ein Gitter und eine poröse Unterlage umfassende Auskleidung eingesetzt und durch ein Klebeband gehalten, das auf den Rändern der beckenförmigen Vertiefung und. den Rändern der porösen Unterlage aufliegt. Anschließend v/ird die Membran 4 auf die Auskleidung und auf jeden Längsrand 5 der Platte, aufgelegt. Eine Platte kann jedoch auch durch eine einzige Membran bedeckt sein, die die Öffnung 10 durchsetzt und die Auskleidung der beiden einander gegenüberliegenden.beckenförmigen Vertiefungen überdeckt. Um die Enden der Membran (oder der Membranen) mit den Plättchen 8,' 9 zu befestigen, werden zunächst die Enden auf den Rand 19 der öffnung 10 in überlappender lage aufgelegt und sodann durch das Verbindungsteil 12 abgedeckt, wie Fig. 2 zeigt. Daraufhin werden die Plättchen 8, 9 eingesetzt xrnä die Schrauben 11 angezogen. Am anderen Ende der Platte kann eine ähnliche abnehmbare Einrichtung 20 eingesetzt werden. Anschließend wird auf der Platte ein Halterahmen 7 mit Hilfe von Verbindungsstiften 15 befestigt, die auf einer Fläche der Platte vorgesehen sind, wie Fig. 5 zeigt. Die Platte ist damit vollständig ausgestattet und kann mit weiteren ähnlichen Platten zum Aufbau einer Trennvorrichtung zusammengefügt werden.

Die voneinander durch die Halterahmen 7 dichtend getrennten Platten sind zwischen zwei Endplatten angeordnet, von denen die eine "mit mindestens einer öffnung zum Einführen des zu behandelnden Fluids und die andere mit mindestens einer öffnung zum Ablassen des behandelten Fluids versehen ist. Diese in Parallelanordnung versorgten Platten können eine Untergruppe bilden, die von der benachbarten Untergruppe durch eine Zwischenplatte getrennt ist., wobei der Umlauf des Fluids von einer Untergruppe zur anderen in Reihe erfolgt, wie es in bereits bekannten Vorrichtungen der Fall

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Εε sind zahlreiche Ausfuhrungsformen der erfindungsgfemaßeri Platten-

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halterung möglich. So kann der zur schmalen Öffnung 2 hin gelegene Rand der öffnung IO ein beliebiges Profil aufweisen, beispielsweise ein Profil, wie es in Pig. 7 dargestellt ist. Platten, wie sie die Pig. 3 und 4 zeigen, können mit einer abnehmbaren Einrichtung 20 versehen sein, die durch ein einziges elastisches Teil (vgl. Pig. 8) oder durch eine Anordnung gebildet ist, welche durch ein Verbindungsteil 12, Tragsegmente und Federn 22 aufgebaut ist, wie es Fig. 9 zeigt. Es lassen sich auch Kniegele'nkvorrichtungen (nicht dargestellt) verwenden. Pig. IO zeigt eine weitere Ausführungsform der Platten, bei der der Rand 19 ein kreisbogenförmiges Profil besitzt. Die abnehmbare Einrichtung 20 umfaßt ein Verbindungsteil, das durch Federn und ein Tragsegment 23 gegen den Rand 19 gedrückt wird.

Die erfindungsgemäßen Plaften können entsprechend dem Verwendungszweck und den erforderlichen Drucken aus sehr verschiedenen Materialien hergestellt sein. Sie eignen sich für die Herstellung aus Kunststoff, beispielsweise aus Polyvinylchlorid. Sie können auch aus Werkstoffen gefertigt sein, die medizinischen oder lebensmittelchemischen Anforderungen genügen, was ihre Verwendung besonders interessant werden läßt, und zwar vor allem für die Behandlung von biologischen Flüssigkeiten oder NährmittelfIUssigkeiten. Die Platten können aus Kunststoff oder einem nicht oxydierenden Metall (rostfreiem Stahl) hergestellt sein.

Eise aus den erfindungsgemäßen Platten aufgebaute Trennvorrichtung kann zur Ultrafiltration und Hyperfiltration in der chemischen Industrie, der FarbstoffIndustrie, der Papierindustrie etc. verwendet werden. Außerdem kann sie zur Permeation gasförmiger Stoffe benutzt werden.

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Claims (12)

1. P_a_t_e_n_t_a_n_s_p_r_ü_c_h_e

   ( I.)Plattenhalterung von Membranen für Fluidseparatoren, die insbesondere zur Ultrafiltration verwendet werden, wobei die Plattenhalterung im allgemeinen eine rechteckige Form besitzt, an jedem Ende mindestens eine schmale öffnung für den Durchtritt des zu behandelnden Fluids und auf jeder Seite mindestens eine beckenförmige Vertiefung aufweist, welche mit einer Auskleidung versehen ist, auf der eine die Ränder der beckenförmigen Vertiefung bedeckende Membran aufliegt, wobei die beckenförmige Vertiefung mit mindestens einer Leitung zum Abführen des über die Membran geflossenen Fluids aufweist, gekennzeichnet durch * eine zwischen jedem Ende der beckenförmigen Vertiefung und der am nächsten gelegenen schmalen Öffnung angeordnete Öffnung, deren zu der beckenförmigen Vertiefung hin gelegener Rand die Gestalt einer regelmäßigen Oberfläche besitzt, gegen welche die Membran jeder Seite auf ihrer gesamten Breite durch eine abnehmbare Einrichtung dichtend gehalten ist.
2. 2. Plattenhalterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der eingesetzten abnehmbaren Einrichtung zumindest an dem zu der beckenförmigen Vertiefung hin gelegenen Rand der Dicke der Platte entspricht.
3. 3. Plattenhalterung nach Anspruch 1,.dadurch gekennzeichnet, daß der zu der beckenförmigen Vertiefung hin gelegene Rand der Öffnung rechtwinklig zu der Längssymmetrieebene .der Platte verläuft.
4. 4· Plattenhalterung nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß die abnehmbare Einrichtung aus einem einzigen Teil besteht.
5. 5. Plattenhalterung nach Anspruch 1, 2 oder 31 dadurch gekennzeichnet, daß die abnehmbare Einrichtung mindestens ein Teil aufweist, welches ein Verbindur^gsteil gegen die Membran drückt.

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6. 6. Plattenhalterung nach Anspruch 5 t dadurch gekennzeichnet, daß die abnehmbare Einrichtung ein Yerbindungsteil und zwei gegeneinander anziehbare Plättchen aufweist.
7. 7· Plattenhalterung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand der zur beckenförmigen Vertiefung hin gelegenen Öffnung ein V-förmiges Profil besitzt.
8. 8. Plattenhalterung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsteil einen Querschnitt in Form eines Sparrens besitzt, dessen Schenkelenden einen Abstand voneinander aufweisen, der der Dicke der Platte entspricht.
9. 9. Plattenhalterung nach Anspruch 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die abnehmbare Einrichtung praktisch die Dicke der Platte besitzt und die Öffnung, in die sie eingesetzt ist, vollständig verschließt.
10. 10. Trennvorrichtung mit Membranen, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Plattenhalterungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufgebaut ist, die in abwechselnder Anordnung mit Halterahmen zwischen zwei Endplatten eingebracht sind, von denen eine mit mindestens einem Zufluß für das zu behandelnde Fluid und die andere mit mindestens einem Abfluß für das behandelte Fluid versehen ist.
11. 11. Trennvorrichtung nach Anspruch 10,- dadurch gekennzeichnet, da!3 der Halterahmen, der zwei aufeinanderfolgende Plattenhalterungen voneinander trennt, auf Rillen aufgesetzt ist, welche auf den Rändern jeder Plattenfläche vorgesehen sind.
12. 12. Trennvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Halterahmen mittels mindestens eines einen Kopf aufweisenden Stiftes mit einer Plattenhalterung verbunden ist, wobei der Stift fest mit der Platte verbunden ist und in eine entsprechende Öffnung des Halterahmens eingreift oder umgekehrt. 309826/0852

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