DE2425945A1

DE2425945A1 - Fraktioniervorrichtung fuer stroemungsmittel

Info

Publication number: DE2425945A1
Application number: DE19742425945
Authority: DE
Inventors: Jacques Baudet; Michel Rochet; Michel Salmon; Bernard Vogt
Original assignee: Rhone Poulenc SA
Current assignee: Rhone Poulenc SA
Priority date: 1973-05-30
Filing date: 1974-05-30
Publication date: 1974-12-19
Also published as: FR2231421B1; SE397638B; JPS5628565B2; NL7406929A; US4038190A; FR2231421A1; JPS5020989A; BE815697A; GB1470075A; IT1021026B; SE7407096L; CH603230A5

Description

Fraktioniervorrichtung für Strömungsmittel

Die Erfindung betrifft Zellen, insbesondere für die Fraktionierung von Strömungsmitteln, unter Verwendung von Hohlfasern sowie die diese Zellen verwendenden Vorrichtungen und das Verfahren zu deren Herstellung.

Der Ausdruck Fraktionierung wird in der vorliegenden Beschreibung, im allgemeinsten Sinn verwendet und erstreckt sich auf jeden Austausch oder jede Übertragung von Materie (oder sogar von Wärme), wo nach Einsatz dieser Fraktionierung ein oder mehrere Strömungsmittel erhalten werden, die nicht die gleiche Zusammensetzung oder die gleichen Eigenschaften haben wie das

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oder die in der Vorrichtung enthaltenen Strömungsmittel.

I>ie in Betracht gezogenen Fraktioniervorgänge sind daher im wesentlichen Austauschvorgänge (Dialyse, z.B. künstliche Niere; direkte Osmose; Austausch Gas-Gas; Austausch Flüssigkeit-Gas z.B. künstliche Lunge), Abscheidevorgänge (Ultrafiltration, inverse Osmose, gasförmige Permeation) und sogar Austauschvorgänge. Diese Vorgänge können selbstverständlich Anreicherungsvorgänge darstellen. Die Erfindung schließt jedoch ebenfalls die Verwendung der beschriebenen Vorrichtungen etwa bei folgenden Anwendungsfällen ein: Wärmeaustausch zwischen zwei Strömungsmitteln, Befeuchtung und/oder Konditionierung von Luft und die Lösung bestimmter Gase in Flüssigkeiten (es handelt sich hier um eine Mischung). Diese verschiedenen Anwendungen gehen übrigens größtenteils in die oben angegebenen Kategorien des Austauschs und der Abscheidung ein, da z.B. der Wärmeaustausch und die Befeuchtung von einer Flüssigkeitspermeation begleitet werden.

Fraktioniervorrichtungen mit Hohlfasern sind bereits bekannt durch die franz. PS 1 307 979, 1 340 495, 1 568 113 und die veröffentlichten französischen Patentanmeldungen 2 017 387 und 2 126 208.

Die franz. PS 1 307 979 beschreibt eine Vorrichtung mit einem oder mehreren geradlinig angeordneten Faserbündeln, die an ihren Enden, jedoch nicht an ihrer Mitte getragen werden. Diese Faserbündel werden erhalten durch Überziehen der Enden der (vorher beschnittenen) Hohlfasern mittels eines Klebstoffs. Dieses Verfahren bringt jedoch große HerstellungsSchwierigkeiten mit sich, da der Klebstoff die Neigung hat, in die Fasern einzutreten und diese zu verschließen.

In den franz. PS 1 340 495 und 2 017 387 sind U-förmige Hohlfaserbündel beschrieben, deren Fasern nur an den Enden getragen werden. Eine derartige Vorrichtung hat verschiedene Nachteile,

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insbesondere durch die Tatsache, daß wegen der fehlenden Steifheit eines Bündels (die Fasern sind biegsam)dessen Austausch erschwert ist, vor allem wenn die Vorrichtung waagerecht oder senkrecht mit nach unten gerichteter Öffnung der Hohlfasern angeordnet ist. Überdies gestattet diese Vorrichtung kaum die Durchführung des Austausche zwischen zwei Strömungsmitteln, sondern lediglich die Abscheidung ausgehend von einem Strömungsmittel .

In der franz. PS 1 568 113 sind Vorrichtungen mit Hohlfasern beschrieben, deren Fasern quer auf einem hohlen Dorn aufgewickelt sind. Diese Anordnung ist in der Tat schwierig herzustellen, da die aufgewickelten Hohlfasern durch eine Reihe von radialen Perforationen eingekerbt werden müssen. Überdies ist diese Vorrichtung im wesentlichen eine Abscheidevorrichtung*

In der veröffentlichten französischen Patentanmeldung 2 126 208 ist ein Herstellungsverfahren einer Vorrichtung mit selektiv durchlässiger Membran beschrieben, in der eine Hohlfaser auf zwei im wesentlichen parallele Träger .zur Bildung eines Mantels aufgewickelt ist, der anschließend daran auf einen Dorn aufgewickelt und an seinen Enden befestigt wird. Bei dieser Herstellungsart wird der Dorn längs der Achse der Vorrichtung angeordnet und kann weder für das ihn aufnehmende Gerät als Einfassung dienen noch, in Längsrichtung fest mit dem eine derartige Vorrichtung aufnehmenden Außengehäuse des Geräts verbunden werden.

Ein Ziel der Erfindung ist die Herstellung von Fraktioniervorrichtungen einfacher und leichter Konstruktion, die die Nachteile der bekannten Vorrichtungen nicht aufweisen. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Herstellung von Vorrichtungen, in denen die Trageinlage teilweise als Außengehäuse dient oder in denen die Trageinlage in Längsrichtung fest mit dem Gehäuse verbunden ist und die Längszirkulation des Strömungsmittels

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an der Außenseite der Fasern kanalisiert.

Diese Ziele können dank einer Zelleneinheit für die Fraktionierung von Strömungsmitteln erreicht werden, die gekennzeichnet ist durch

a) eine Vielzahl von geradlinig angeordneten Hohlfasern,

b) eine starre Einlage, die in wenigstens einer als Lagerung für die Fasern dienenden Rille alle oder einen Teil der

■ Hohlfasern trägt und

c) zwei mit der Einlage fest verbundene Endwände, die zwischen sich die Hohlfasern an deren Enden untereinander befestigen.

Jede dieser beiden Wände kann gegebenenfalls in mehrere Wandteile unterteilt sein.

Zum besseren Verständnis der Zusammensetzung und Verwendung der Einheitszellen für die Fraktionierung nach der Erfindung werden die Fraktioniervorrichtung· für Strömungsmittel, die einen weiteren Gegenstand der Erfindung bilden, parallel zu diesen Zellen beschrieben.

Diese Fraktioniervorrichtungen für Strömungsmittel sind gekennzeichnet durch wenigstens eine Zelleneinheit der oben definierten Art und durch

d) eine Umkleidung, die meistens aus einer Abdeckung oder einem Flansch und gegebenenfalls einem Gehäuse besteht, wobei in bestimmten Fällen die Einlage die Rolle des Gehäuses spielen kann,

e) wenigstens einen in der Umkleidung angeordneten Einlaßkanal für Strömungsmittel und

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f) wenigstens einen in der Umkleidung angeordneten Auslaßkanal für Strömungsmittel.

Es können verschiedene Ausführungsvarianten von derart gebildeten Fällen und Vorrichtungen hergestellt werden. Diese Ausführungsvarianten sind ganz speziell an die gesuchte Fraktionierart angepaßt. Daher können Abscheidevorrichtungen (Vorrichtungen für Ultrafiltration, inverse Osmose und Gaspermeation) und Austauschvorrichtungen (Dialysatoren, Vorrichtungen für Austausch Gas-Gas, Gas-Flüssigkeit und direkte Osmose) unterschieden werden. Mit Dialyse wird insbesondere der Austausch von gelösten Stoffen zwischen zwei flüssigen Strömungsmitteln bezeichnet. Mit Ultrafiltration wird insbesondere die unter Druck erfolgende Filtration von gelösten Stoffen mit einem Molekulargewicht, das deutlich größer ist als dasjenige des Lösungsmittels, in dem sie. gelöst sind, z.B. über 500, bezeichnet.

In den Zellen und Vorrichtungen der Erfindung sind die Hohlfasern, deren Anzahl mehrere Tausend erreichen kann, für gewöhnlich in Form eines oder mehrerer geradliniger Bündel angeordnet. Diese Fasern können gegebenenfalls« nicht gespannt sein, um den Durchtritt von Strömungsmitteln zwischen ihnen zu erleichtern. Diese Fasern sind an ihren beiden Enden offen.

Natürlich werden bei der vorliegenden Erfindung durch den Ausdruck Hohlfasern rohrförmige Fasern bezeichnet, d.h. solche, die im Innern einen durchlaufenden Kanal aufweisen, der etwa entlang der Achse der Faser verläuft und frei von makromolekularem Material ist.

Die erfindungsgemäß verwendbaren Hohlfasern können von jeder bekannten Art sein. Es kann sich insbesondere um in den franz. PS 1 307 979, 1 586 563, 2 017 387 und in der US-PS 3 674 628 genannte Fasern oder sogar um Glasfasern handeln.- Diese Fasern können homogen, mikroporös oder anisotrop (d.h. "mit Haut") sein. Sie können auf geschmolzene Weise, auf trockene Weise

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(Verdampfung von Lösungsmittel) oder auf nasse Weise (Koagulation) gewonnen werden. Die verwendeten Spinndüsen sind in der Praxis solche mit einem Sektor oder mit einer Öffnung in Form eines Kranzes. Die bei der Erfindung verwendbaren Fasern haben einen Durchmesser, der im allgemeinen unter 1 mm liegt, vorzugsweise kleiner als 0,6 mm, und im Bereich zwischen 5 und 100 .u liegen kann.

Die genaue Art der Hohlfasern wird in Abhängigkeit von der in Betracht gezogenen Anwendung gewählt (Dialyse, Ultrafiltration, Austausch Gas-Gas oder Gas-Flüssigkeit usw.).

Die oben unter dem Abschnitt b verwendete Einlage hat insbesondere die Aufgäbe,einerseits alle oder einen Teil der Hohlfasern zu tragen und andererseits die Steifheit der Zelleneinheiten für die Fraktionierung sicherzustellen. Diese Steifheit macht die Zellen leichter handhabbar und erleichtert ihr Einsetzen in die FraTctioniervorrichtungen. Diese Steifheit ist jedoch besonders vorteilhaft für Fraktioniervorrichtungen, in denen die Zelleneinheiten austauschbar oder ersetzbar sind. Derartige Vorrichtungen werden im folgenden genauer beschrieben.

Die Einlage kann die verschiedensten Formen annehmen. Es kann sich um eine einfache Plätte handeln. Die Einlage enthält jedoch in bevorzugter Weise wenigstens eine Rille zur Bildung einer Lagerung für die Hohlfasern. Eine derartige Rille gestattet eine bessere Abstützung der Hohlfasern. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann die Einlage eine profilierte Stange sein mit einem U-förmigen (d.h. rinnenförmigen) oder H-förmigen Querschnitt. Es kann sich auch um eine profilierte Stange mit einem kreuz- oder sogar sternförmigen Querschnitt mit wenigstens fünf Armen, z.B. fünf, sechs, sieben oder acht Armen, handeln. In der gleichen Vorrichtung kann auch eine Vielzahl von parallel angeordneten aus Platten gebildeten Einlagen verwendet werden. In bestimmten Fällen, insbesondere bei Abscheidevorrichtungen, in denen das unter Druck stehende Strömungsmittel

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außerhalb der Fasern zirkuliert, kann die Einlage durchbrochen oder aus einem porösen Material gebildet sein und kann sogar einen mittleren Kanal aufweisen. In diesem letzteren Fall- verläuft dieser mittlere Kanal vorteilhaft koaxial mit einer Rohrleitung des Gehäuses, die einen Einlaßkanal für zu behandelndes Strömungsmittel oder- einen Auslaßkanal für behandeltes Strömungsmittel (entsprechend den Punkten e und f oben) bildet. Überdies Ist dieser mittlere Kanal vorteilhaft mit der Außenseite der Einlage über kleine radial angeordnete Kanäle verbunden. Die Innenwände der Einlage können schließlich Profile wie Nuten oder Hohlräume aufweisen, die zur Abänderung der Strömung von Strömungsmitteln bestimmt sind.

Die Umkleidung und "die Einlage der erfindungsgemäßen Vorrichtungen können aus jedem festen, starren und dichten Material bestehen, insbesondere aus Metall oder vorzugsweise aus synthetischem Polymer.

Die Fraktionierzellen nach der Erfindung weisen ebenfalls gemäß dem obigem Abschnitt c zwei Endwände auf, die die Fasern dazwischen an deren Enden befestigen.

Diese Wände bestehen für gewöhnlich und im wesentlichen aus einer gehärteten Masse (vorzugsweise fest gewordenem Leim), in dem die Enden dieser Hohlfasern versenkt sind, ohne daß der zentrale Kanal dieser Fasern verschlossen wird. Diese hart gewordene Masse befestigt die Hohlfasern nicht nur untereinander sondern befestigt auch noch die feste Gesamtanordnung gegenüber der Einlage. In chemischer Hinsicht besteht diese hart gewordene Masse im allgemeinen aus fest gewordenem Leim. Als Leim können schnell oder langsam bindende Leime aus ein oder zwei Bestandteilen verwendet werden. Als langsam bindende Leime können die Epoxydkunstharze genannt werden. Es handelt sich jedoch hier nur um eine nicht begrenzende Aufzählung. Es können ebenfalls Polyurethanleime verwendet werden, die gegebenenfalls durch Polyisozyanate modifiziert werden·. Weitere

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Leime werden schließlich insbesondere in der franz. PS 1 307 9 genannt.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform enthalten die Zelleneinheiten für die Fraktionierung ferner:

g) einen oder zwei Ringe, die eine oder zwei Einwände (c) umgeben, wobei diese Ringe ihrerseits mit Ringdichtungen versehen sind, wobei die Ringe die Aufgabe haben, die Abdichtung zwischen der Fraktionierzelleneinheit und der Umkleidung der Fraktioniervorrichtungen herzustellen und überdies eine Trennung der innerhalb und außerhalb der Hohlfasern zirkulierenden Strömungsmittel gestatten.

Schließlich enthalten gemäß den obigen Abschnitten e und f die erfindungsgemäßen Vorrichtungen wenigstens einen Einlaßkanal für Strömungsmittel (zu behandelndes Strömungsmittel) und wenigstens einen Auslaßkanal für Strömungsmittel (behandeltes Strömungsmittel). Diese in der Umkleidung angeordneten Kanäle können entsprechend den jeweiligen Fällen im Gehäuse und/oder in der Abdeckung der Umkleidung angeordnet sein. Im allgemeinen enthalten das Gehäuse und die Abdeckung wenigstens einen Einlaß- oder Auslaßkanal.

Von diesen Einlaß- und Auslaßkanälen sind die einen mit dem innerhalb der Hohlfasern gelegenen Bereich und die anderen mit dem außerhalb der Hohlfasern gelegenen Bereich verbunden.

Die genaue Anzahl und die Anordnung der Einlaß- und/oder Auslaßkanäle hängt insbesondere und hauptsächlich von der Wahl ab, die im Hinblick auf die zu fraktionierenden Strömungsmittelkreisläufe getroffen wird.

Wenn eine Vorrichtung nach der Erfindung als Dialysator arbeitet, enthält sie somit vorteilhaft wenigstens zwei Einlaßkanäle und zwei Auslaßkanäle, da bei der Dialyse wenigstens zwei die Vor-

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richtung völlig durchquerende Strömungsmittel bevorzugt werden.

In gleicher Weise wird für die anderen Austauschvorgänge die Verwendung von Vorrichtungen mit vier Einlaß- und/oder Auslaßkanälen bevorzugt, wobei zwei Einlaß- und zwei Auslaßkanäle der Zirkulation von zwei Strömungsmitteln quer zur Vorrichtung und vollständig hindurch entsprechen.

Bezüglich der Abscheidevorgänge werden für gewöhnlich die Vorrichtungen mit drei Einlaß- und/oder Auslaßkanälen bevorzugt. Es können dort ein Einlaßkanal und zwei Auslaßkanäle vorhanden sein, wenn ein Strömungsmittel die Vorrichtung vollständig durchquert und wenn· ein Permeat gewonnen wird. Es kann sich jedoch auch um zwei Einlaßkanäle und einen Auslaßkanal handeln, insbesondere wenn man ein Gas befeuchten oder ein Gas in einer Flüssigkeit lösen will (Mischvorgänge).

Weitere Merkmale, -Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 bis 3 Fraktioniervorrichtungen nach der Erfindung mit einer H-förmigen Einlage mit einer Perforation;

Fig. t eine Fraktioniervorrichtung mit einer H-förmigen Einlage mit Mehrfachperforationen;

Fig. 5 eine Fraktioniervorrichtung mit einer H-förmigen Einlage mit einem Gehäuse;

Fig. 6 bis 8 die Anpassungsarten von Abdeckungen auf den Einlagen von Fraktioniervorrichtungen;

Fig. 9 eine rinnenförmige Fraktioniervorrichtung; ■

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Fig. 10 und 11 Fraktioniervorrichtungen mit einer H- und kreisförmigen Einlage;

Fig. 12 eine zylindrische Fraktioniervorrichtung mit einer kreuzförmigen Einlage;

Fig. 13 eine kreuzförmige Einlage;

Fig. Ik bis 16 ein Herstellungsverfahren für .eine Vorrichtung .mit einer U-förmigen Einlage;

Fig. 17 eine Anordnung zweier U-förmiger Einlagen für ein Herstellungsverfahren von Vorrichtungen nach der Erfindung;

Fig. 18 das Aufwickeln von Hohlfasern auf zwei miteinander verbundene U-förmige Einlagen;

Fig. 19 das Aufwickeln von Hohlfasern auf eine H-förmige Einlage;

Fig. 20 das Aufwickeln von Hohlfasern auf eine kreuzförmige Einlage;

Fig. 21 bis 23 Aufbaueinzelheiten einer H-förmigen Einlage, die besonders für die Herstellung der Vorrichtung nach der Erfindung angepaßt sind;

Fig. 24 ein Herstellungsverfahren für eine Vorrichtung mit einer U-förmigen Einlage ohne das Aufwickeln von Hohlfasern.

In allen diesen Figuren 1 bis 3 und 12 sind die folgenden Vereinbarungen getroffen:

Die Pfeile, die den Verlauf der dauernd außerhalb der Hohlfasern zirkulierenden Strömungsmittel anzeigen, haben nur eine Spitze;

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die Pfeile mit zwei Spitzen bezeichnen den Verlauf der wenigstens teilweise innerhalb der Hohlfasern zirkulierenden Strömungsmittel oder der aus dem Innern dieser Fasern (Permeat) ausgetretenen Strömungsmitteli die mit einer Kreuzschraffur versehenen Bereiche stellen (im Schnitt) die erhärteten Massen dar (Endwände c)

Die Fig. 1 bis 3 zeigen im Schnitt mit einer H-förmigen Einlage versehene Fraktioniervorrichtungen.

Diese Vorrichtungen_kenthalten im einzelnen eine Einlage 1, die zwei Gruppen von Hohlfasern 2 und 2^f trägt, von denen jede in · einer der Rillen der Einlage angeordnet ist. Die Enden der Hohlfasern 2 sind in den erhärteten Massen 3 und U versenkt, während die Enden der Hohlfasern 2' in den erhärteten Massen 3¹ und 4' versenkt sind. Die erhärteten Massen (oder ein verfestigter Leim) 4 und 4' bilden auf irgendeine Art zwei Teile einer mit der Einlage 1 fest verbundenen gleichen Endwand. Die erhärteten Massen 3 und 3^f bilden ebenfalls zwei Teile einer weiteren mit der Einlage 1 fest verbundenen Endwand. Die Umkleidung der Vorrichtung umfaßt zwei Abdeckungen 5 und 6, die mit Rohrleitungen 12 bzw. 13 versehen sind. Diese beiden Rohrleitungen dienen als Einlaß bzw. Auslaß für im Innern der Hohlfasern zirkulierendes Strömungsmittel. Die Einlage 1 weist an einem dieser Enden eine Perforation 14 auf, die die beiden Rillen dieser H-förmigen Einlage verbindet. Das im Innern der Hohlfasern zirkulierende Strömungsmittel tritt daher durch die Rohrleitung 12 ein, umspült die Fasern 2, durchquert die Perforation 14, umspült die Fasern 2¹ und tritt durch die Rohrleitung 13 aus.

Jede der Vorrichtungen der Fig. 1 bis 3 enthält ebenfalls zwei Flansche. Die drei in Frage kommenden Vorrichtungen unterscheiden sich durch die Art dieser Flansche.

Die Vorrichtung der Fig. 1 enthält einen Flansch 7, der mit zwei Rohrleitungen 15 und 16 für den Einlaß bzw. Auslaß von

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im Innern der Hohlfasern zirkulierendem Strömungsmittel versehen ist. Sie enthält ebenfalls einen Flansch 8 ohne Rohrleitung,.jedoch mit einem Hohlraum 22, der einen Durchtritt des Strömungsmittels von den Fasern 2 zu den Fasern 2' zuläßt. Das im Innern der Hohlfasern zirkulierende Strömungsmittel tritt daher durch die Rohrleitung 15 in die Vorrichtung ein, dringt in einen Raum 19 ein, durchquert (in den .Hohlfasern) die erhärtete Masse H, zirkuliert im Innern der Hohlfasern 2, durchquert die erhärtete Masse 3, dringt in den Hohlraum 22 ein, um anschließend (stets in den Hohlfasern) die erhärtete Masse 3' zu durchqueren, zirkuliert im Innern der Hohlfasern 2', durchquert die erhärtete Masse H¹, dringt in den Raum 20 ein, der vom Raum 19 durch eine Trennwand 21 getrennt ist, und verläßt schließlich die Vorrichtung durch die Rohrleitung 16.

Die Vorrichtung der Fig. 2 enthält zwei identische Flansche 9 und 10, die mit einer einzigen Rohrleitung und mit einem einzigen Hohlraum versehen sind. Das im Innern der Hohlfasern zirkulierende Strömungsmittel tritt durch die Rohrleitung 17 ein, verteilt sich zwischen den Fasern 2 und 2¹, in denen es im gleichen Sinn zirkuliert, und tritt durch die Rohrleitung 18 wieder aus der Vorrichtung aus. Das außerhalb der Hohlfasern zirkulierende Strömungsmittel folgt einem Verlauf, der dem hinsichtlich der Fig. 1 beschriebenen gleicht.

Die Vorrichtungen der Fig. 1 und 2 sind besonders an Austauschvorgänge angepaßt, die zwei unterschiedliche Strömungsmittelzirkulationen betreiben. Die Vorrichtung der Fig. 3 ist besonders an Abscheidevorgänge angepaßt. Das Strömungsmittel außerhalb der Hohlfasern zirkuliert in der Vorrichtung wie in den Fig. 1 und 2. Das im Innern der Hohlfasern gesammelte Permeat durchquert die erhärteten Massen 3 und 3' und wird durch die Rohrleitung 18 entleert.

Die in Fig. ^ (Fig. Ua bis ¹Id) beschriebene Vorrichtung ist ebenfalls eine mit einer H-förmigen Einlage versehene Fraktionier-

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Vorrichtung. Sie unterscheidet sich von der Vorrichtung der Fig. durch die Art der Strömungsmittelzirkulation innerhalb der Hohlfasern und durch die Ausbildung der Einlage 23.

Die Fig. la stellt einen Längsschnitt der Vorrichtung entlang der Linie IVa-IVa in Fig. 4c dar. Die Fig. 4b stellt den von rechts gesehenen Flansch IQ der Fig. 4a dar. Die Fig. 4d stellt die von oben gesehene Einlage 23 der Fig. 4a und 4c dar. Die Pig. 4c stellt einen Schnitt entlang der Linie IVc-IVc in Fig. 4a dar.

Diese Einlage 23 ist mit einer Vielzahl von Perforationen 24 versehen, die in Fünferanordnung angeordnet wurden (andere Anordnungen können selbstverständlich übernommen werden). Das im Innern der Hohlfasern zirkulierende Strömungsmittel tritt daher durch die Rohrleitung 12 ein, umspült die Fasern 2, durchquert die Einlage 23 durch die verschiedenen Perforationen und tritt durch die Rohrleitung 13 wieder aus der Vorrichtung aus. Im Innern der Hohlfasern kann entweder eine Zirkulation eines Strömungsmittels von der Rohrleitung 17 zur Rohrleitung 18 oder ein Ausströmen eines Permeats durch diese gleichen Rohrleitungen stattfinden.

Die Fig. 4b zeigt die Form eines Flanschs 10, der den Flanschen 10 der Fig. 2 und 3 ähnlich ist.

Die Fig. 4c zeigt klarer die gegenseitige Anordnung der Einlage 23 mit Fasern 2 und 2¹ und der Abdeckungen 5 und 6.

In den verschiedenen Fig. 1 bis 4 wurden die Abdeckungen und d ie Flansche auf oder gegen die Einlage und die Endwände einfach geleimt dargestellt. Selbstverständlich können auch andere Befestigungsarten übernommen werden. Bestimmte hiervon werden im Hinblick auf die Fig. 6 bis 8 genauer beschrieben.

Fig. 5 zeigt in einer auseinandergezogenen Schrägansicht eine derjenigen der Fig. 4 naheliegende Vorrichtung, die sich jedoch hiervon hauptsächlich durch die Tatsache unterscheidet,

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daß die beiden Abdeckungen 5 und 6 durch ein einziges Gehäuse 25 ersetzt wurden, in das die Fraktionierzelleneinheit eingeschlossen ist, die durch die Gesamtheit gebildet wird (Einlage 23 + Hohlfasern 2 und 2¹ + Endwände 3, 3', 4, U¹). Um die Abdichtung zwischen.den gegenüber den Hohlfasern äußeren und inneren Kreisen sicherzustellen, wurde eine vorteilhaft durch Leim gebildete Dichtung bei 26 dargestellt. Diese Dichtung stellt eine feste Verbindung zwischen der Einlage 23 und dem Gehäuse 25 her.

Ist die Anordnung der Rohrleitungen 12 und 13 gegeben, so wird diese Vorrichtung der Fig. 5 vorzugsweise mit einer Einlage gemäß der Fig. 4d versehen, wenn man eine Strömungsmittelzirkulation von der einen zur anderen dieser Rohrleitungen 12 und 13 sicherstellen will.

Es muß jedoch hervorgehoben werden, daß für alle diese Vorrichtungen, insbesondere der Fig. 1 bis 5, die Anzahl und die Anordnung der Einlaßrohrleitungen ohne grundsätzliche Änderungen der Eigenschaften der Vorrichtung verändert werden können. Die Anzahl und die Anordnungen der Rohrleitungen werden durch die Anwendung der Vorrichtung und durch die Art der gewünschten Umspülung der Fasern bestimmt.

Die Fig. 6 bis 8 stellen verschiedene Befestigungsarten der Abdeckungen für die Vorrichtungen der Fig. 1 bis 4 dar.

Gemäß Fig. 6 besteht die Abdeckung 5 aus biegsamem Material und ist mit einem Rand 27 versehen. Die Einlage 1 oder 23 ist mit einer Längsnut 2 8 und mit einer z.B. -ringförmigen Dichtung 29 versehen, die zur Herstellung einer Abdichtung zwischen der Einlage und der Abdeckung bestimmt ist. Die Abdeckung wird kräftig in der Weise angebracht, daß der Rand 27 in die Nut 28 gelangt, wobei der Deckel 5 dann in Berührung mit der Dichtung 29 kommt. Wenn auch dieses System für eine H-förmige

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Einlage beschrieben wurde, kann es selbstverständlich für jede andere Einlagenart, insbesondere für U-förmige Einlagen (Fig. 9), verwendet werden.

In Fig. 7 wurde ein Befestigungssystem der Abdeckung auf der Einlage dargestellt, das sich von demjenigen der Fig. 6 durch die Tatsache unterscheidet, daß die Abdeckung 5 vorgesehen ist für eine Anpassung an die Einlage entsprechend einem Gleitbahnsystem. Diese Anordnung eignet sich daher viel mehr für den Fall, daß die Abdeckung aus starrem Material besteht. Selbstverständlich entspricht die Form der Nuten 28 der Einlage 1 der-' jenigen der Ränder 27. Überdies kann die Anpassung der Abdeckung an die Einlage mit Hilfe von Dichtungen oder ebenfalls durch Verleimung vervollständigt werden.

In Fig. 8 sind die Abdeckung ufnd die Einlage der Fig. 7 am Ende und ineinandergepaßt dargestellt.

Die in Fig. 9 gezeigte Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage 30 eine U- oder rinnenförmige Form hat. Die anderen Teile der Vorrichtung sind außer diesem Element denjenigen der Vorrichtung der Fig. M- ähnlich: Die Hohlfasern 2 sind in den Endwänden 3 und 4 versenkt, die ihrerseits fest mit der Einlage verbunden sind. Die mit den Rohrleitungen 17 und 18 versehenen Flansche 9^e^tatten die Strömungsmittelzirkulation innerhalb der Hohlfasern. Eine Abdeckung 31 verschließt das Ganze. An der Einlage ist nur eine einzige Rohrleitung bei 13 dargestellt. Die Vorrichtung kann jedoch selbstverständlich mit mehreren Rohrleitungen versehen werden, die sich an der Einlage und/oder an der Abdeckung befinden können. Was die Flansche und die Anpassungsart der Abdeckungen betrifft, so können diese ebenfalls gemäß den oben gegebenen Angaben verändert werden.

In den Fig. 10 bis 12 sind verschiedene Arten von Vorrichtungen gezeigt, die durch einen etwa kreisförmigen Querschnitt gekenn-

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zeichnet sind, was sie besonders geeignet für Anwendungen unter hohen Drücken macht, z.B. über 5 oder 10 Bar, insbesondere für die umgekehrte Osmose.

Im einzelnen sind in Fig. 10 die Fraktionierzelleneinheit und deren Gehäuse 32 mit kreisförmigem Querschnitt dargestellt. Die Fraktionierzelleneinheit ist im großen und ganzen wie oben angegeben gebaut, jedoch mit den folgenden Besonderheiten: Die Einlage 1 hat insgesamt die Form eines H, dessen Arme jedoch abgerundet sind. Überdies sind an den Enden der Zelle zwei Ringe 33 und 34 befestigt. Diese Ringe sind mit einem Gewinde dargestellt, das deren Befestigung durch Verschrauben am Gehäuse 32 gestattet. Weitere Befestigungsarten könnten selbstverständlich übernommen werden, wobei dieses Schraubverbindungssystem die Unbeweglichkeit der Zelleneinheit gegenüber dem Gehäuse bezweckt. Die Flansche sind nicht dargestellt. Sie können denjenigen der vorhergehenden Figuren ähnlich sein (jedenfalls kreisförmig). Sie können ebenfalls mit einem Gewinde versehen sein zum Aufschrauben auf das Gehäuse, das dann ebenfalls außen mit einem Gewinde versehen sein muß.

Die Vorrichtung der Fig. 11 unterscheidet sich von derjenigen der Fig. 10 dadurch, daß das Gehäuse aus zwei Halbschalen 3 5 und 3 6 besteht. Die beiden Halbschalen können durch Schrauben oder Nieten verbunden sein, wobei die Abdichtung durch flache Dichtungen 3 7 und 3 8 hergestellt wird. Die Abdichtung an den Enden der Vorrichtung kann entweder durch Verleimung oder ebenfalls mit Hilfe von die Einlage 1 und die erhärteten Massen 3 und 3¹ umgebenden Dichtungen hergestellt werden, wobei diese Dichtungen zwischen den Halbschalen 35 und 36 eingespannt sind.

Die Vorrichtung der Fig. 12 ist dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage 39 die Form eines Kreuzes hat.

Die Fraktionierzelleneinheit (Hohlfasern + Einlage + Endwände) ist in Fig. 12b gezeigt, das Gehäuse in Fig. 12c, die Flansche

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in Fig, 12a und 12d und die Einlage ohne Fasern in Fig. 12g. Die Fig. 12e stellt schematisch den Verlauf des Strömungsmittels innerhalb der Hohlfasern dar, während die Fig. 12f schematisch den Verlauf des Strömungsmittels außerhalb der Hohlfasern darstellt.

Im einzelnen ergibt sich aus der Fig. 12b, daß die Hohlfasern in vier Gruppen verteilt sind. Jede der beiden Endwände besteht aus vier Teilen, d.h. aus vier erhärteten Massen. Jeder der beiden Flansche (Fig. 12a und 12d) ist mit einer Rohrleitung versehen für den Einlaß und/oder den Auslaß von innerhalb der ■ Hohlfasern zirkulierendem Strömungsmittel. Das Gehäuse der Fig. 12c ist zylindrisch. Die Rohrleitungen 41 und 42 des Gehäuses sind in Übereinstimmung mit den Perforationen der kreuzförmigen Einlage in der Weise angeordnet, daß die außerhalb der Hohlfasern zirkulierende Flüssigkeit nacheinander jede der vier Gruppen von. Hohlfasern umspült. Diese vier Gruppen sind somit hinsichtlich der Strömungsmittelzirkulation außerhalb der Hohlfasern hintereinander und hinsichtlich der Strömungsmittelzirkulation außerhalb der Hohlfasern parallel angeordnet. Die Fig. 12e und 12f heben diese beiden Zirkulationen sehr klar hervor, indem sie schematisch den Verlauf der beiden Strömungsmittel darstellen. Die Rohrleitungen 41 und 42 am Gehäuse sind im wesentlichen unter einem rechten Winkel angeordnet. Es ist je Arm des Kreuzes nur eine einzige Perforation der Einlage 39 (Fig. 12g) vorgesehen. Diese Perforationen sind wechselweise an einem Ende und dann am anderen Ende der Einlage angeordnet. Einer der zwischen den Rohrleitungen 41 und 42 gelegenen Arme des Kreuzes ist nicht perforiert.

Diese Anordnung gestattet für eine kompakte und kurze Vorrichtung eine stark verlängerte Berührungszeit zwischen den Hohlfasern und der in den Fasern zirkulierenden Flüssigkeit.

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Unter Veränderung der Anzahl und des Standorts der Rohrleitungen am Gehäuse und der Perforationen in der Einlage sowie unter Veränderung der Ausbildung der Flansche (Flansche mit 0, 1, 2, 3 oder 4 Rohrleitungen und Räumen) können zahlreiche Kombinationen dadurch verwirklicht werden, daß auf diese Weise alle oder ein Teil der Fasern in Reihe oder parallel angeschlossen werden, wobei der Anschluß für das Innere und für das Äußere der Fasern identisch oder unterschiedlich sein kann.

Die Fig. 13 zeigt eine vollständig perforierte kreuzförmige Einlagenart. Es kann sich überdies um ein Gitter handeln, jedoch in dem Maß, in dem dieses Gitter zum Tragen der Hohlfasern ausreichend steif ist. Eine solche Einlage kann in einer Vorrichtung wie derjenigen der Fig. 12 verwendet werden, jedoch mit einer einzigen Rohrleitung am Gehäuse* Man erhält somit eine Abscheidevorrichtung mit Strömungsmittelzirkulation innerhalb der Hohlfasern und Entleerung des Permeats außerhalb der Fasern über die einzige Rohrleitung des Gehäuses.

Alle in der vorliegenden Beschreibung beschriebenen Vorrichtungen können selbstverständlich durch Umlenkbleche zwischen den Fasern und/oder um die Gesamtanordnung der -Fasern herum vervollständigt werden. Diese Umlenkbleche bezwecken die Verbesserung der Turbulenz der zirkulierenden Strömungsmittel.

Ein weiteres Ziel der Erfindung betrifft die Herstellungsverfahren der oben beschriebenen Vorrichtungen und im einzelnen der Fraktionierzelleneinheit (Einlagenanordnung + Hohlfasern + Endwände). Wie sich aus der folgenden Beschreibung ergibt, stellen die Einfachheit und/oder die Bequemlichkeit dieser Verfahren einen bedeutenden Vorteil der Erfindung dar.

Verfahren I ( Rinne auf vieleckigem Träger )

Dieses Verfahren eignet sich besonders für die Herstellung von Vorrichtungen, deren Einlage U-förmig ist, anders gesagt, die Form einer Rinne hat.

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Dieses Verfahren ist gekennzeichnet durch die Ausführung der folgenden Vorgänge:

⁰^₁) Aufwickeln der Hohlfasern auf eine Vielzahl von U-förmi— gen Einlagen, die auf den Seiten eines vieleckigen Trägers (oder Abstützung in Form eines Prismas) angeordnet sind. Dieser Schritt wird ebenfalls Aufspulschritt genannt. Man erhält einen Faserstrang, der die Anordnung der U-förmigen Einlagen auf dem Träger einschließt;

ß^) Verschmelzen (oder Verleimen) der Hohlfasern mit der Einlage und gegenseitig an den Enden jeder Einlage, wobei dieser Schritt des Verleimens gleichzeitig mit und/oder nach dem Schritt des Aufspulens stattfindet;

Y^) Ablängen der Fasern.

Die Fig. 14 bis 16 zeigen schematisch ohne Begrenzung und ohne bestimmten Maßstab die Ausführungsarten des Verfahrens mit einer Rinne auf einem vieleckigen Träger. Die Fig. IM- und 15 beziehen sich auf die gleiche Ausführungsart.

Im einzelnen ist in Fig. 14 der Träger 43 ein sechseckiges Rad. Auf den Seiten' des. Sechsecks sind Rinnen 30 befestigt, die die U-förmigen Einlagen von Vorrichtungen gemäß der Erfindung bilden sollen.

In dieser Fig. 14 sind die Hälfte des Rads und der Rinnen im Schnitt und die andere Hälfte in ungeschnittener unmittelbarer Ansicht dargestellt.

Die anfangs auf einer Spule 44 aufgewickelte Hohlfaser verläuft in einer Fadenführung 45 und wird dann auf dem vieleckigen Rad 43 in der Weise aufgewickelt, daß ein starker Strang gebildet wird, der alle Rinnen einschließt. Das Aufspulen wird gemäß den bisher bekannten Techniken der Spinner ausgeführt. Um

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eine regelmäßige Aufwicklung von übereinander gelagerten Faserschichten zu erhalten, werden für gewöhnlich mehrere Spulen 44 verwendet. Die von diesen Spulen ausgehenden Fasern verlaufen in einer Reihe von seitlich hin- und herbewegten Fadenführungen. Die Fig. 15 beschreibt dieses System genauer: Vier Fadenführungen 45 sind seitlich aneinanderliegend und seitlich hin- und herbewegt angeordnet. Der Verlauf dieser Fadenführungen wird in der Weise bestimmt, daß" die regelmäßige Verteilung der Fasern in der Rinne 30 gewährleistet ist.

Die Fig. 15 zeigt überdies einen Schnitt (entlang der Linie XV-XV) des die Rinne der Fig. 14 tragenden Rads. Es ist dort ■ insbesondere das Befestigungssystem der Rinne auf dem Rad angegeben: Die Rinne ist mit zwei Längsnuten versehen, die Vorsprüngen 47 entsprechen, die ein Profil auf zwei Anschlägen bilden, von denen der eine (48) fest und der andere (49) beweglich ist. Der bewegliche Anschlag wird auf der Rinne von einer Feder 50 beaufschlagt. Der Zug eines Hakens 51 gestattet ein leichtes Lösen der Rinne vom Rad.

Wie in Fig. 14 zu sehen, gestatten zwei Einspritzdüsen 52 für Leim das Verleimen der Fasern untereinander und mit der Einlage je nach der Aufwicklung in der Weise, daß die Endwände oder die erhärteten Massen gebildet werden. Für einen derartigen Vorgang (genannt "Verleimen) wird selbstverständlich die Verwendung eines schnell bindenden Leims bevorzugt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante wird das Verleimen nicht kontinuierlich ausgeführt, sondern es wird das Rad 43 angehalten und werden die Hohlfasern jedesmal verleimt, wenn eine neue Schicht oder Lage von Hohlfasern in der Rinne abgelegt wurde. Dies gestattet ein genaueres Verleimen und ein Verleimen aller Fasern. Zum Vergrößern der Genauigkeit des Verleimens, können die Düsen 5 2 eingezogen werden, wenn sich das Rad 43 dreht, und auf die Höhe der Fasern abgesenkt werden, wenn das Rad für das Verleimen stillsteht.

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Selbstverständlich können zahlreiche Ausführungsvarianten zu dieser Technik hinzugefügt werden. Auf diese Weise kann ein vieleckiges Rad mit 3, 4, 5 (oder auch mehr) Seiten verwendet werden. Die Verwendung von Rädern mit einer höheren Seitenzahl gestattet die Verminderung der an den Fasern ausgeübten Spannungsveränderungen. Es können mehrere Rinnen auf demselben Rad nebeneinander angeordnet werden.unter Veränderung der Anzahl der Spulen 44 und der Fadenführungen 45. Die Befestigung der Rinnen auf dem Rad kann durch die verschiedenartigsten Vorrichtungen, z.B. durch die folgenden, durchgeführt werden:

Anlage der Rinnen durch Ansaugen mit Hilfe einer Düse aus Kautschuk (Ansaugen durch die Radachse);

Kautschukrippen, die die Rinne von der Seite her einschließen;

Schwalbenschwanznuten in der Rinne, wobei diese Nuten in entsprechende Erhöhungen des Rads passen;

magnetische Anlage durch Wirkung eines Elektromagneten auf ein in die Masse der Rinne versenktes Metallteil.

Der größte Teil dieser Vorrichtungen hat den Vorteil, nach dem Ablängen der Hohlfasern das einzelne Abnehmen der Fraktionierzelleneinheiten vom Rad zu gestatten.

Die Vorrichtung der Fig. 16 entspricht in großen Zügen derjenigen der Fig. 14. Der vieleckige Träger hat jedenfalls nur drei nutzbare Seiten. Überdies wurde ein anderes System für das Verleimen übernommen: Ein Leimbad 53 wird periodisch in der Weise angehoben, daß die Enden der Rinnen in den Leim eintauchen und durch diesen verleimt werden. Gemäß dieser Technik wird es bevorzugt, die Drehung des Rads 43 während des Verleimens anzuhalten.

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Wenn die Rinnen gemäß den oben beschriebenen Techniten angefüllt wurden, werden die Hohlfasern zwischen jeder Rinne durchschnitten und die vollen Rinnen vom vieleckigen Rad gelöst. Auf. diese Weise wird unmittelbar eine Fraktionierzelleneinheit erhalten. Diese Fraktionierzelleneinheit kann jedenfalls durch eine oder mehrere der folgenden Vorgänge verbessert werden: Es können die Hohlfasern (gegebenenfalls mit dem Leim) mit einer mikrotomartigen Vorrichtung vorzugsweise dicht an der Rinne abgelängt werden, was den Endwänden eine" regelmäßigere und/oder glattere Oberfläche verleiht.

Das Ablängen kann mit jeder an sich bekannten Einrichtung ausgeführt werden, etwa durch Abschneiden, Absägen, gegebenenfalls mit Abhobeln.

Verfahren II ( zusammengefügte Rinne )

Dieses Verfahren eignet sich ebenfalls und insbesondere für die Herstellung von Vorrichtungen, deren Einlagen U- (rinnen-)förmig sind.

Dieses Verfahren ist durch die Ausführung der folgenden Vorgänge gekennzeichnet:

C/- ) Aufwickeln (oder Aufspulen) der Hohlfasern um zwei mit ihrem Boden zusammengefügte Rinnen (oder U-förmige Einlagen) in der Weise, daß ein Strang um die Rinne herum gebildet wird;

ß₉) Verschmelzen(oder Verleimen) der Hohlfasern mit der Einlage und gegenseitig an beiden Enden des Strangs, wobei dieser Schritt des Verleimens gleichzeitig mit und/oder nach dem Schritt des Aufspulens stattfindet;

V₉) Ablängen der Hohlfasern.

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Die Fig. 17 und 18 zeigen schematisch, in nicht begrenzender Weise und ohne bestimmten Maßstab, Ausführungsarten des Verfahrens mittels zusammengefügter Rinnen.

Die Fig. 17 (Fig. 17a bis 17e) beschreiben zusammengefügte Rinnen vor dem Aufspulen der Fasern. Die Fig. 18 beschreibt das Aufspulen der Hohlfasern auf die zusammengefügten Rinnen.

In Fig. 17a sind die beiden Rinnen 30 und 30' mit ihrem Boden zusammengefügt und an jeder Seite durch zwei Stecker 54 mit vier Stiften 55 vereinigt gehalten. Ein derartiger Stecker ist mehr ins einzelne gehend in Fig. 17c dargestellt. Die Rinnen 30 und 30' haben selbstverständlich den Stiften 55 entsprechende Löcher.

Die Rinnen 30 und 30^r sind überdies mit Nuten 56 versehen, die zur Aufnahme zweier Bügel 57 bestimmt sind, von denen einer in Fig. 17b gezeigt ist. Dieser Bügel hat seinerseits zwei Spitzen 58 sowie eine abgerundete Fläche 59, auf die ein Strang von Ilohlfasern aufgewickelt wird. Die Fig. 17e und 17d (Schnitt des Bügels entlang der Linie XVIId-XVIId in Fig. 17e) geben den Aufbau des Bügels genauer an und zeigen die gegenseitige Lage der Spitzen 58 und der abgerundeten Fläche 59.

Die Fig. 18 beschreibt eine Vorrichtung für das Aufspulen (oder Aufwickeln der Hohlfasern auf die beiden zusammengefügten Rinnen. In dieser Vorrichtung sind die beiden Rinnen 30 und 30' in der Mitte eines Rads 60 angeordnet, das eine Vielzahl von Faserführungen 61 und von Spulen 44 aufweist, auf denen die Hohlfasern aufgewickelt sind. Die verschiedenen Faserführungen sind auf dem Innendurchmesser des Rads leicht gegeneinander verschränkt zur besseren Verteilung der Hohlfasern in den Rinnen.

Das waagerechte Rad 60 und die Rinnen 30 und 30' werden durch eine doppelte Relativbewegung bewegt:

Drehung des Rads oder der Rinnen;

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senkrechte hin- und hergehende Verschiebung des Rads oder der Rinnen.

Gemäß einer verbesserten und in Fig. 18 nicht gezeigten Ausführungsart werden die Spulen auf einem auf Schienen laufenden Wagen so angeordnet, daß eine Verschiebung der Spulen sichergestellt ist, wobei diese -Verschiebung von der Art ist, daß sich die Hohlfaser auf die Rinnen mit einer der Aufwickelgeschwindigkeit gleichen Geschwindigkeit bewegt, was unpassende Stöße und Zugkräfte auf die Fasern vermeidet.

Gleichzeitig mit der Aufwicklung auf die Rinnen (Fig. 18) wird vorteilhaft eine Leimeinspritzung durch die Düsen 52 vorgenommen, um ein gutes Verleimen der Fasern je nach der Aufwicklung sicherzustellen.

Ist einmal das Aufspulen beendet, so sind die Hohlfasern gemäß einem Strang angeordnet, der auf der Anordnung der beiden Rinnen mit ihren beiden Bügeln angebracht ist. Es kann dann das Verleimen der Enden des Strangs durchgeführt werden, d.h. das Verleimen der Fasern in Höhe des Bügels und an den Enden der Rinnen, durch einen Zusatz von Leim. Dieser Zusatz von Leim wird vorzugsweise mit Hilfe einer Form ausgeführt und insbesondere einer aus einem biegsamen Material gebildeten Form, an der der Leim nicht haftet, , z.B. aus Silikon. Die Anordnung Rinnen + Faserstapel + Bügel wird senkrecht in die den nicht erhärteten und vorzugsweise entgasten Leim enthaltende Form eingetaucht. Nach dem Erhärten des Leims wird die Form durch irgendwelche bekannten Mittel auseinandergenommen. Der dann verwendete Leim ist vorzugsweise ein langsam abbindender Leim.

Die erhärteten Leimmassen an den Enden der Rinnen werden daher entweder durch Verleimen je nach dem Aufwickeln der Fasern oder durch Verleimen nach diesem Aufwickeln oder durch diese beiden Verleimungen erhalten.

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Es ist hervorzuheben, daß ein bedeutender Vorteil der oben beschriebenen Verfahren der ist, daß die Hohlfasern durch den Leim nicht verstopft werden können, da sie nur nach dem Verleimen beschnitten werden und folglich offen sind.

Nach dem Aufspulen oi. _? und dem Verleimen R>2 wird das Ablängen der Fasern vorgenommen, das wie oben durch irgendwelche bekannten Mittel geschieht (Sägen,. Schneiden, Hobeln usw.). Die Schnittfläche kann mit Hilfe eines Mikrotoms viel regelmäßiger gemacht werden. Während des Ablängens sind die beiden Bügel entfernt. Anschließend dax^an werden die beiden Rinnen nacheinander abgenommen, was die Fraktionierzelleneinheiten liefert.

Selbstverständlich können zahlreiche Ausführungsvarianten und Anpassungen der beschriebenen Techniken bei diesem Verfahren verwendet werden, ohne den Rahmen des Verfahrens II nach der Erfindung zu verlassen.

Verfahren III ( Strang auf einer einzigen Einlage )

Dieses Ver ahren ist insbesondere anwendbar bei Vorrichtungen mit einer H-, kreuz- oder sternförmigen Einlage.

Es unterscheidet sich vom Verfahren II nur dadurch, daß die beiden mit ihrem Boden zusammengefügten Rinnen durch eine einzige Einlage ersetzt werden mit einer Anzahl von Nutenpaaren, insbesondere die H-förmigen (zwei Nuten) oder kreuzförmigen (vier Nuten) Einlagen. Es werden daher nach dem Ablängen der Fasern keine zwei Einlagen voneinander getrennt.

Die Ausführung des Verfahrens III ist für die Fig. 19 und 20 beschrieben. Sie geschieht in einer dem Verfahren II ähnlichen zur Fig. 18 beschriebenen Weise. Der einzige Unterschied besteht darin, daß die beiden zusammengefügten Einlagen durch eine in Fig. 19 H-förmige Einlage und durch eine in Fig. 20 kreuzförmige Einlage 69 ersetzt wurden. Überdies werden in Fig. 20 .

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die Spulen 44 nicht unmittelbar vom Rad 60 wie in Fig. 19 getragen, sondern von einer wie das Rad 60 sich drehenden Platte 70, während dieses Rad nur die Faserführungen trägt.

In der obigen und der folgenden Definition wird zwischen Primäreinlage 62 und Sekundäreinlage 1 oder 23 unterschieden. Die Primäreinlage 62 ist der oben bei den Fraktioniervorrichtungen besprochenen Einlage 1 oder 23 identisch. Die Primäreinlage 62 trägt den Hohlfaserstrang während des Aufspulens. Der Unterschied zwischen der Primäreinlage 62 und der Sekundäreinlage 1 oder 23 ergibt sich aus den gegebenenfalls während des Ablängens entfernten Elementen. Wenn das Ablängen nicht die Primäreinlage 62 beeinflußt, sondern nur die Hohlfasern und den sie vereinigenden Leim, so sind dann die Primäreinlage 62 und die Sekundäreinlage 1 oder 2 3 identisch.

Die Fig. 21 bis 23 betreffen Ausführungsformen von Primäreinlagen, die besonders an den Betrieb des Verfahrens-III angepaßt sind. Es handelt sich insbesondere um H-förmige Einlagen, jedoch können die beschriebenen Verhältnisse leicht auf andere Einlagenarten, insbesondere kreuzförmige, übertragen werden.

Die Fig. 21 zeig* die Bauart einer Primäreinlage, die besonders zur Erleichterung des Ablängens ausgelegt ist. Diese Primäreinlage besteht im wesentlichen aus zwei Teilen: der eine ist langgestreckt und wird nach dem Ablängen die Sekundäreinlage, . z.B. 1 oder 23, bilden, die die eigentliche in die Fraktioniervorrichtungen der Erfindung eingebaute Einlage ist. Dieser langgestreckte Teil hat ein ebenes Ende 64. Der andere Teil der Primäreinlage besteht aus zwei Bügeln 57, von denen jeder zwei Spitzen 58 aufweist, die in der Sekundäreinlage vorgesehenen Löchern entsprechen. Diese Bügel sind in Fig. 17 gezeigt.

Eine derartige Primäreinlage kann z.B. zur Bildung einer kreuzförmigen Einlage verändert werden. Für diesen Fall sind die Bügel ebenfalls kreuzförmig und jeder von ihnen kann vier Spitzen, aufweisen. 409851/1025

Mit einer Primäreinlage von der Art nach Fig. 21 geschieht der Verleimvorgang ß vorteilhaft in der Weise, daß die Verkittung in Höhe des ebenen Endes 64 gelegen ist. Das Ablängen seinerseits wird ebenfalls bündig mit der Ebene 6H ausgeführt. Dieses System erleichtert das Ablängen beträchtlich: Es bleibt in der Tat kaum , mehr übrig als das Abhängen der Hohlfasern und gegebenenfalls der

Spitzen und nicht mehr des Körpers der Primäreinlage.

Durch rechtzeitiges Zurückziehen des Bügels kann überdies sogar . das Ablängen der Spitzen vermieden werden.

Die Fig. 22 (22A bis 22C) zeigt das. Ende einer Primäreinlage, ■ das in der Praxis ebenfalls von Interesse ist.

Die Fig. 22A zeigt dieses Ende von der Seite.

Die Fig. 22B zeigt einen Schnitt der Primäreinlage entlang der Linie XXIIB-XXIIB.

Die Fig. 22c zeigt das Ende der Primäreinlage von unten.

Diese Primäreinlage ist mit einer Öffnung 65 versehen, durch die der Leim im Maß des Auf spul ens oder gegebenenfalls nach dem Aufspulen eingeführt wird. Diese Öffnung' 65 ist. über das Innere ■ der Primäreinlage mit zwei Aussparungen 66 verbunden, durch die der Leim zum Überziehen der Fasern fließen kann.

Diese Anordnung der Fig. 22A bis 22C gestattet das Weglassen der Düsen 52 der Vorrichtung der Fig. 19. Diese Düsen können in gewissen Fällen das Aufspulen stören.

Mit einer Primäreinlage von der Art der Fig. 22 kann das Ablängen beim Verfahren III in Höhe der Ebene XXIIB-XXIIB der Fig. 22A in der Weise ausgeführt werden, daß das Ende 67 durch dieses Ablängen beseitigt wird.

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Ein demjenigen zu Fig. 22 beschriebenen äquivalentes System kann mit U-förmigen Einlagen betrieben werden: Eine gleichzeitig in die Einlagenrinne und in die Abdeckung ganz um die Fasern herum und entlang einer senkrecht zu diesen Fasern in der Nähe eines ihrer Enden angebrachte Nut gestattet das Einspritzen von Leim um und zwischen die Fasern und reguliert auf diese Weise das Verleimen.

Die Fig. 23 zeigt für den Fall einer einen Strang 68 von Hohlfasern tragenden H-förmigen PrimäreinlageYtvon der Seite und von unten gesehen dargestellt) drei Ebenen YY¹, WV/' und ZZ',entlang denen der Strang und die Primäreinlage abgelängt werden können. Die Ebenen ZZ¹ und WW¹ entsprechen der Ablängung des Strangs an einem seiner Enden. Lediglich die Endteile von rechts und links der Fasern und des Strangs werden beibehalten. Die Ebene YY' entspricht der Ablängung des Strangs in seiner Mitte entlang einem im wesentlichen zu den Fasern senkrechten Schnitt: Die beiden von der Ablängung stammenden Hälften können beibehalten werden, um den Bau von Fraktionierzelleneinheiten oder einer Fraktioniervorrichtung nach der Erfindung zu gestatten. Auf diese Weise wird daher die Ablängung ausgeführt entweder entlang den Ebenen ZZ' und WW^f (was eine Fraktionierzelleneinheit ergibt) oder entlang den drei Ebenen ZZ', YY' und WW' (was zwei Fraktionierzelleneinheiten ergibt). Es wird jedenfalls das Ablängen nur entlang den Ebenen ZZ¹ und WW' bevorzugt, was das Verleimen vereinfacht.

Die Ablängung beim Verfahren III (und ebenfalls im allgemeinen bei den anderen Verfahren) bringt die erhärtete Verkittungsmasse auf einmal auf den Strang von Hohlfasern und allgemeiner auf die Primäreinlage. Die Ablängung der Einlage wird nur vermieden, wenn man den Strang entlang einer an der Oberfläche der Einlage gelegenen Ebene 64, d.h. bündig mit der Einlage ablängt.

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Verfahren IV (Übertragung von vorher beschnittenen Fasern)

Dieses Verfahren wird wenig entwickelt: Es besteht einfach in der Vorbereitung eines Strangs von Hohlfasern unabhängig von der Einn der Übertragung dieses Strangs in die Nut oder die Nuten

der Einlage.

Die Verleimung der Fasern untereinander kann vor der Übertragung ausgeführt werden (was dann das Verleimen des Strangs mit der Einlage- erforderlich macht) oder nach der Übertragung.

Die Vorbereitung der Stränge erfolgt gemäß irgendwelchen bekannten Verfahren. Sie kann ebenfalls gemäß Verfahren erfolgen, die den Verfahren I bis III gleichen, in denen entweder die Einlage weggelassen wird oder in denen die Fasern von der für das Aufspulen verwendeten Einlage gelöst und auf die endgültige

Einlage übertragen werden.

Verfahren V (Einführung einer Faserschicht ohne Aufwickeln)

Dieses Verfahren eignet sich besonders für die Herstellung einer Fraktioniervorrichtung mit einer U- (rinnen-)förmigen Einlage. Es gestattet überdies eine schnellere und industriellere Herstellung.

Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß

C* ^) die von einer Vielzahl der Wickelträger (Spulen) stammenden Hohlfasern als Strang aus parallelen Fasern zusammengesetzt werden, deren Querschnitt im wesentlichen der gleiche ist wie der Innenquerschnitt der Nut der Einlage, wobei die Länge dieses Strangs wenigstens gleich derjenigen der Einlage ist;

ßr) die Einlage in der Weise angeordnet wird, daß sie das Bündel von Hohlfasern enthält;

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Tr)die Fasern untereinander und mit der Einlage verleimt werden; £ t-) die Fasern an jedem Ende der Einlage abgelängt werden*

Die Ausführungsarten dieses Verfahrens sowie die Mittel zu dessen Durchführung sind in Fig. 24 schematisch dargestellt.

Eine Reihe von Spulen 44 mit Hohlfasern ist gemäß einem Quadrat angeordnet. Die verschiedenen von diesen Spulen stammenden Hohlfasern werden mit Hilfe von nicht gezeigten Faserführungen gruppiert. ITs werden vorzugsweise Faserführungen in Form von Kämmen verwendet.Die Fasern werden somit entlang eines Bündels mit rechteckigem Querschnitt gruppiert.Ein endloses Band 71 trägt drei Klemmen 72 an Stellen A, B und C. Diese Klemmen sind nur schematisch dargestellt. Die Klemme 72A ergreift das- Bündel von Hohlfasern am Austritt der Faserführungen, um es bis zur Stellung 72B anzutreiben. Der Abstand zwischen den Stellungen 72A und 72B liegt geringfügig über demjenigen der Länge einer Rinne. Während der Verschiebung der Klemme von der Stellung 72A in die Stellung 72B ist die Klemme, die sich"an der Stellung 72C befand, an der Stellung 72A angekommen und hat dann das Bündel von Hohlfasern ergriffen, das somit auf einmal von den Klemmen an den Stellungen 72A und 72B gehalten wird. Die Rinne wird dann in der Weise angehoben, daß sie das Bündel enthält: Dies ist die in Fig. 24 gezeigte Stellung. Es wird dann die Verleimung der Fasern zueinander durchgeführt durch Zuführung des Leims, z.B. durch nicht gezeigte Düsen. Anschließend daran werden die Fasern entlang den Pfeilen 73 und 74 abgelängt. Es ist auch möglich, die Fasern abzulängen und anschließend daran zu verleimen. Dieses letztere Verfahren hat jedoch in den meisten Fällen den Nachteil, besondere Vorsichtsmaßnahmen zu erfordern, um das Verschließen der Fasern durch den Leim zu vermeiden. Sind einmal die Fasern verleimt und dann abgelängt, so wird die mit ihren Fasern versehene Rinne entleert und die Klemme 72A zieht das neue Bündelv von Hohlfasern bei 72B für einen neuen Vorgang. Das Anbringen einer Abdeckung auf der Rinne findet vorteilhaft vor dem Ablängen statt.

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Claims

- - 31 - Patentansprüche

1. Zelleneinheit, insbesondere zur Verwendung bei Vorrichtungen für Austausch-, Abscheide- oder Mischvorgänge von Strömungsmitteln, gekennzeichnet durch '

a) eine Vielzahl von geradlinig angeordneten Hohlfasern;

b) eine starre Einlage, die in wenigstens einer als Lagerung für die Fasern dienenden Rille alle oder einen Teil der . Hohlfa serη trägt;

c) zwei mit der Einlage fest verbundene Endwände, die die Hohlfasern an ihren Enden untereinander befestigen.

2. Zelle . nach Anspruch 1,." dadurch gekennzeichnet, daß jede Endwand in mehrere aus Endwänden bestehende Teile geteilt ist.

3. Zelle, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage U-förmig ist.

4. Zelle, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein-

lage H-förmig ist.

5. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage kreuzförmig ist. . ■ ' '

6. Zelle . nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage sternförmig ist.

7. Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Endwände aus erhärteten Massen aus fest gewordenem Leim bestehen, in denen die Enden der Hohlfasern eingetaucht sind.

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8. Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen oder zwei die Endwände umgebende Ringe.

9. Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch zwei Einlaßkanäle für Strömungsmittel und zwei Auslaßkanäle für Strömungsmittel.

10. Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch zwei Einlaßkanäle für Strömungsmittel und einen Auslaßkanal für Strömungsmittel.

11. Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen Einlaßkanal für Strömungsmittel und zwei Auslaßkanäle für Strömungsmittel.

12. Zelle nach einem der Ansprüche 4 und 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die H-förmige Einlage an einem ihrer Enden mit einer Perforation versehen ist, die eine Strömungsmittelzirkulation außerhalb der Hohlfasern gemäß einer Zirkulation gestattet, in der die beiden Bündel von Hohlfasern des H hintereinander liegen.

13. Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage mit einer Vielzahl von Perforationen versehen ist.

14. Zelle nach einem der Ansprüche 5 und 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die kreuz- oder sternförmige Einlage an den Enden (außer einem) der Arme des Kreuzes oder des Sterns Perforationen enthält, die sich wechselweise an einem Ende für einen Arm und am anderen Ende für den folgenden Arm befinden.

15. Vorrichtung, insbesondere für Austausch-, Abscheide- oder Mischvorgänge von Strömungsmitteln, gekennzeichnet durch

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Einheitszellen nach einem der Ansprüche 1 bis 14 und durch

d) eine Umkleidung;

e) wenigstens einen in der Umkleidung angeordneten Einlaßkanal für Strömungsmittel;

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Umkleidung wenigstens eine Abdeckung enthält.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 16, dadurch gekennzeichnet , daß die Umkleidung wenigstens einen Flansch enthält.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Umkleidung ein Gehäuse enthält.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15·bis 18, gekennzeichnet durch einen Flansch mit zwei Rohrleitungen und einen Flansch ohne Rohrleitung.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, gekennzeichnet durch wenigstens einen Flansch mit einer Rohrleitung.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Umkleidung zwei Halbschalen enthält.

2.2. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet , daß die Umkleidung zylindrisch ist.

23. Verfahren zur Herstellung einer Einheitszelle nach einem der Ansprüche 3, 7 bis 11 und 13, gekennzeichnet durch die Durchführung der folgenden Vorgänge:

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^j) Aufwickeln der Hohlfasern auf eine Vielzahl von U- (oder rinnen-)förmigen Einlagen, die auf den Se5.ten eines vieleckigen Trägers in der Weise angeordnet sind, daß sie einen die Anordnung der U-förmigen Einlagen auf dem Träger einschlies-'senden Strang bilden;

ß^) Verleimen der Hohlfasern mit der Einlage und gegenseitig an den Enden jeder Einlage, wobei dieser Schritt des Verleimens gleichzeitig mit' und/oder nach dem Schritt des Aufspulens stattfindet;

β..) Ablängen der Hohlfasern.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Verleimen je nach dein Aufwickeln durchgeführt wird mit einem schnell abbindenden Leim, der mit Hilfe wenigstens einer Düse eingespritzt wird.

25. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Verleimen durch Eintauchen der Enden der Rinnen in den Leim ausgeführt wird.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet , daß der vieleckige Träger 3, U, 5 oder 6 Seiten hat.

27. Verfahren zur Herstellung einer Zelleneinheit nach einem

- der Ansprüche 3, 7 bis 11 und 13, gekennzeichnet durch die Ausführung der folgenden Vorgänge:

Oi„) Aufwickeln der Hohlfasern um zwei mit ihrem Boden zusammengefügte Rinnen in der Weise, daß ein Strang um die Rinne herum gebildet wird;

ß„) Verleimen der Hohlfasern mit der Einlage und gegenseitig an beiden Enden des Strangs, wobei dieser Schritt des Ver-

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leimens gleichzeitig mit und/oder nach dem Schritt von Cx. „ stattfindet;

Jf₂) Ablängen der Hohlfasern.

28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß jede zusammengefügte Rinne an ihren Enden einen Bügel aufweist.

29. Verfahren zur Herstellung einer Zelleneinheit nach einem der Ansprüche 4 bis Ik, gekennzeichnet durch die Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 27 oder 28, jedoch unter Austausch der beiden zusammengefügten Rinnen gegen eine einzige H-, kreuz- oder sternförmige Einlage.

30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß das Verleimen durch Zwischenschaltung einer an den Rinnen der Einlage oder um die Fasern' herum angeordneten Nut stattfindet.

31. Verfahren zur Herstellung von Zelleneinheiten nach einem der Ansprüche 1 bis IU₉ gekennzeichnet durch die Vorbereitung wenigstens eines Strangs von Hohlfasern, durch die Übertragung dieses Strangs oder der Stränge in die Nut oder die Nuten der Einlage und durch die Verleimung dieser Hohlfasern untereinander und mit der Einlage.

32. Verfahren zur Herstellung von Zelleneinheiten nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß

o£ 2) die von einer Vielzahl der Wickelträger stammenden Hohlfasern als Bündel aus parallelen Fasern zusammengesetzt werden, deren Querschnitt im wesentlichen der gleiche ist wie der Innenquerschnitt der Nut der Einlage, wobei die Länge dieses Bündels wenigstens gleich derjenigen der Einlage ist;

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ß«) die Einlage in der Weise angeordnet wird, daß sie das Bündel von Hohlfasern enthält;

#\>) die Fasern untereinander und mit der Einlage verleimt werden;

O₃) die Fasern an jedem Ende der Einlage abgelängt werden,

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