DE2542957A1

DE2542957A1 - Vorrichtung mit halbdurchlaessigen membranen

Info

Publication number: DE2542957A1
Application number: DE19752542957
Authority: DE
Inventors: Kenneth Edwin Anderson; Jack Allen Hunter
Original assignee: UOP LLC
Current assignee: Honeywell UOP LLC
Priority date: 1973-01-15
Filing date: 1975-09-26
Publication date: 1977-03-31
Also published as: AU493762B2; US3909418A; AU8501075A; GB1517220A; FR2325405A1

Description

Die Erfindung betrifft eine vereinfacht ausgebildete Trennvorrichtung mit halbdurchlässigen Membranen zur Trennung von Bestandteilen einer fluiden Beschickung.

Die Verwendung von halbdurchlässigen Membranen bei der Ultrafiltration und bei Umkehrosmosebehandlungen, z.B. für die Gewinnung von Frischwasser aus Meerwasser oder Brackwasser, ist bekannt. Derartige Membranen können von rohrförmiger oder hohlfaserartiger Ausbildung sein oder sie können eine im wesentlichen flache Gestalt aufweisen und von einem porösen Unterlagematerial getragen werden. Eine Membran oder Membranschicht auf einem Schichtkörper muß dünn sein und die Eigenschaft aufweisen, ein gewünschtes Medium, z.B. Wasser, selektiv leichter hindurchzulassen als die in dem Wasser gelösten Salze. Der zu behandelnde Medien- oder Fluidstrom muß unter Druck stehen, um einen Durchgang des gewünschten Bestandteils durch die Membran zu erzwingen, und demgemäß muß die Membran hinreichend abgestützt werden, um dem dauernden Druckbetrieb zu widerstehen.

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Es können zahlreiche Arten von Stütz- oder Trägermaterialien Anwendung finden, wenn die Membranen direkt auf eine oder mehrere Flächen des Trägers zur Bildung eines Schichtkörpers aufgebracht werden sollen} vorzugsweise handelt es sich bei dem Träger jedoch um ein Material, das sowohl Widerstandsfähigkeit gegen Druckeinwirkung als auch hohe Porosität aufweist, um hierdurch unangemessen hohe Druckverluste zu vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, die vereinfachte Ausbildung mit hoher Wirksamkeit und Betriebssicherheit vereint, leicht herstell- und montierbare Membranschichtkörper aufweist, trotz einfacher und gedrängter Ausbildung einen langen Fließweg für den zu behandelnden Medienstrom ergibt und dabei eine sichere Trennung der voneinander geschiedenen Bestandteile gewährleistet.

Bei der Vorrichtung der Erfindung werden Schichtkörper in Form von Bauelementen benutzt, die als Streifen oder Platten in. eine Umkehrosmose- oder Ultrafiltrations-Trenneinrichtung eingestapelt oder in anderer Weise eingebracht werden können und einen dünnen Kanal für den -Durchfluß des zu trennenden Mediums ergeben. Dabei ist die Erfindung nicht auf irgendein bestimmtes Membranmaterial oder auf irgendein bestimmtes poröses Trägermaterial beschränkt.

Zur Lösung der vorstehend umrissenen Aufgabe ist Gegenstand der Erfindung eine Vorrichtung mit halbdurchlässigen Membranen zur Trennung von Bestandteilen einer fluiden Beschickung, die gekennzeichnet ist durch

(a) ein Gehäuse mit einer Mehrzahl darin befindlicher, übereinander gestapelter Schichtkörper, wobei

(b) jeder Schichtkörper halbdurchlässige Membranen auf jeder

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Seite eines dazwischenliegenden porösen Füllmaterials, das einen Mediendurchfluß gestattet, aufweist,

(c) Abstandshalter in Vereinigung mit Randabschnitten eines jeden Schichtkörpers, die zusammen mit den Schichtkörpern innere Mediendurchflußkanäle zwischen der Mehrzahl von übereinander gestapelten Schichtkörpern für den Durchfluß der Beschickung zwischen den im Abstand voneinander gehaltenen Schichtkörpern begrenzen,

(d) ein imprägnierendes Abdichtungsmittel in den Endabschnitten des porösen Füllmaterials eines jeden Schichtkörpers zur Verhinderung eines Medienflusses aus diesen Endabschnitten,

(e) eine Durchflußöffnung durch mindestens einen imprägnierten und abgedichteten Endabschnitt eines jeden Schichtkörpers, wobei diese Durchflußöffnungen in der Mehrzahl von Schichtkörpern so angeordnet sind, daß sich ein serpentinenförmiger mehrfacher Fließweg größerer Länge durch die inneren Durchflußkanäle zwischen den Schichtkörpern ergibt,

(f) einen Beschickungseinlaß in dem Gehäuse an dem einen Ende des langen Fließweges und einen Medienauslaß in dem Gehäuse an dem entgegengesetzten Ende des Fließweges, sowie

(g) mindestens eine Sammelkammer in kommunizierender Verbindung mit nicht abgedichteten, porösen, seitlichen Längsrändern eines jeden Schichtkörpers zur Aufnahme und Sammlung der abgetrennten Medienanteile, die durch die halbdurchlässigen Membranen der Schichtkörper in das poröse Füllmaterial fließen, und mindestens einen Auslaß aus dieser Sammelkammer und dem Gehäuse.

Bei dem porösen Trägermaterial, das in dem Schichtkörperstreifen zur Anwendung kommt, kann es sich um ein herkömmliches poröses Material handeln, das zu langen flachen Streifen vorgefertigt wird oder in Rollenform eingesetzt werden kann. Alternativ kann der poröse Streifen als Teil eines ununterbrochenen Herstellungsganges unmittelbar vor der Aufbringung des

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Membranüberzugs und der Schichtkörperbildung in einem integrierten Verfahren hergestellt werden. Wenn das poröse Trägermaterial erzeugt werden muß, kann es beispielsweise aus mikrokugelförmigen Teilchen hergestellt werden, die erhitzt und durch entsprechende Formungswalzen zu einem dünnen flachen Streifen gleichmäßiger Dicke oder gewünschtenfalls eines Querschnitts mit verdickten Rändern gepresst werden. Normalerweise kann die Porosität der Trägerstreifenstruktur durch verschiedene Maßnahmen gesteuert werden, z.B. durch Anwendung unterschiedlicher Arten von porösen Materialien, sowie durch Änderung der Temperatur und des durch die Streifenbildungswalzen erzeugten Drucks. Im allgemeinen sollte die poröse Füllmaterial- oder Trägerstruktur eine sehr glatte Oberfläche haben und etwa 50 % Leerraum durch den gesamten porösen Querschnitt des Materials aufweisen.

Das Meinbranüberzugsmaterial kann z.B. Celluloseacetat oder andere Polymerisate umfassen, die eine zweckentsprechende halbdurchlässige Membran von gewünschten Durchlässigkeitseigenschaften ergeben. Der Membranüberzug kann auf jede Fläche des porösen Streifens aufgebracht werden, während letzterer automatisch durch eine Membranbeschichtungskammer und eine gesteuerte Trockungszone gezogen wird. Beim Ziehen des Streifens durch den Beschichtungsabschnitt kann der Streifen vollständig mit einer membranbildenden Lösung benetzt und dann durch Abstreichklingen oder andere Einrichtungen, die eine geregelte Entfernung überschüssiger Membranlösung herbeiführen und einen kontinuierlichen gleichmäßigen Film der Membranlösung auf dem porösen Trägermaterial in gewünschter Dicke zurücklassen, gezogen werden. Häufig ist es weiterhin zweckmäßig, eine entsprechend gesteuerte Lösungsmitteldampf atmosphäre vorzusehen, um eine zu rasche Trocknung des Membranüberzugmaterials auszuschließen und eine unerwünschte Bildung und/oder Ablagerung von Schuppen der gehärteten Membran, die die Leistungsfähigkeit des fertigen Produkts beeinträchtigen

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könnten, zu verhindern. Anschließend oder später kann eine Behandlung mit einem sauberen Luftstrom bei geregelter Temperatur zur Herbeiführung einer Trocknung und Härtung der Membranoberfläche, sowie gegebenenfalls eine Führung durch Lösungsmittelentfernungsbehälter und Wärmebehandlungsbäder vorgenommen werden, um die Erzielung der gewünschten halbdurchlässigen Eigenschaften zu gewährleisten.

Bestimmte Abschnitte des porösen Trägermaterials werden gegen einen Medienfluß durch diese Abschnitte abgedichtet; vorzugsweise werden hierzu diese Abschnitte durch die gesamte Dicke des Streifens mit einer Versiegelungslösung imprägniert. Es können zahlreiche Harze oder Polymere zur Versiegelung des Streifenmaterials, in Abständen über die Gesamtlänge des Streifens, herangezogen werden. Vorzugsweise wird jedoch die die Membran bildende Substanz selbst, z.B. das Celluloseacetat oder die sonstige membranbildende Substanz, als Imprägnierungsmittel verwendet. In diesem Falle wird also z.B. das Celluloseacetat auf in Abständen voneinander befindliche Abschnitte des porösen Streifens zur Herbeiführung einer vollständigen Imprägnierung dieser Abschnitte aufgebracht, im Unterschied zu der Membranbeschichtungsstufe, bei der nur ein Oberflächenüberzug auf jede Seite des Streifens zur Bildung des gewünschten Schichtkörpers aufgebracht wird. Der imprägnierte Abschnitt kann vorgetrocknet werden oder er kann ohne vorhergehende Trocknung weiter durch die Oberflächenbeschichtungsstufen und nachgeschaltete Trocknungsstufen geführt werden. Durch Anwendung der gleichen Substanz für die Imprägnierung der versiegelten Abschnitte und für die Bildung der Oberflächenüberzüge wird gewährleistet, daß diese beiden Bereiche hinsichtlich des Haftens gut verträglich sind und ferner eine kontinuierliche rasche Herstellungsmethode für die Bildung der Schichtkörperstreifen durchgeführt werden kann. Das sich ergebende beschichtete Laminat mit den in Abständen voneinander befindlichen versiegelten Abschnitten wird durch eine

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Stanz- oder Bohreinrichtung geführt, in der ein oder mehrere Mediendurchflußlöcher in den versiegelten Abschnitten eines Schichtkörperstreifens gebildet werden, und dann durch eine Schneideinrichtung zur Erzeugung von Schichtkörperstreifen gewünschter Länge, von denen jeder imprägnierte und versiegelte Endabschnitte sowie ein Loch durch einen Endabschnitt aufweist. Die erhaltenen Schichtkörperstreifen werden dann so übereinander gestapelt, daß sich eine Trennvorrichtung mit einem serpentinenförmigen Durchflußweg ergibt.

Zur Bildung der Trennvorrichtung wird eine Mehrzahl der Schichtkörperstreifen zusammengefügt, z.B. in einem Gehäuse oder einer Kammer, in der jeder Schichtkörperstreifen vom benachbarten Schichtkörperstreifen durch einen Abstandshalter, z.B. ein Distanzstück, getrennt gehalten wird, so daß sich flache oder dünne Durchflußkanäle für den Durchgang des zu trennenden Beschickungsstroms ergeben. Das Material, das durch die Membran hindurchgeht, wird von den porösen Seitenrändern eines jeden Schichtkörperstreifens abgezogen, während das verbleibende konzentriertere Material in den flachen Durchflußkanälen auf der Hochdruckseite der Membran weiter längs des kontinuierlichen serpentinenförmigen FlieSwegs strömt. Nach einer anderen Ausführungsform werden membranüberzogene Schichtkörper mit vergleichsweise dickeren Randteilen benutzt, von denen zwei oder mehrere direkt Übereinander gestapelt und zusammengepreßt werden; es brauchen dann keine gesonderten Abstandshalter oder Distanzstücke zwischengelegt zu werden, um den Mediendurchflußkanal zwischen den Schichtkörpern zu bilden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand bevorzugter Ausführungsformen in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen weiter veranschaulicht.

Die Figuren 1 und 2 zeigen schematisch einen Querschnitt bzw. einen Teillängsschnitt durch die Medientrennvorrichtung mit übereinander gestapelten Schichtkörpern.

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Die Figuren 3 und 4 zeigen schematisch einen Querschnitt und einen Teillängsschnitt durch eine andere Ausführungsform der Trennvorrichtung, bei der jeder der übereinander gestapelten Schichtkörper einen verdickten Längsrand aufweist, so daß sich die Mediendurchflußkanäle ohne Zwischenlegung von Distanzstücken o.dgl. ergeben.

Figur 5 zeigt schematisch einen Schnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform eines Schichtkörpers mit verdickten Randteilen.

Figur 6 zeigt schematisch eine mehrstufige Einrichtung zur Behandlung und Bearbeitung eines langen porösen Trägerstreifens für die kontinuierliche Herstellung von Schichtkörperstreifen vorbestimmter Länge.

Figur 7 ist eine schematische Draufsicht auf einen behandelten porösen Streifen und veranschaulicht das Zerschneiden des Streifens in dem imprägnierten und versiegelten Bereich in Nähe einer eingestanzten Durchflußöffnung.

Gemäß den Figuren 1 und 2 weist ein geschlossenes Gehäuse 1 ein Oberteil und ein Unterteil jeweils mit Flanschen 2 bzw. 3 auf; diese sind fest verschraubt und halten die im Gehäuse angeordneten Schichtkörper und Distanzstücke. Eine Mehrzahl von übereinander gestapelten, auf Abstand gehaltenen Schichtkörpern 4 und eine Mehrzahl von Abstandshaltern in Form von Distanzstücken 5, die zwischen den Schichtkörpern 4 sowie angrenzend an die Wände des Gehäuses 1 liegen, bilden Mediendurchflußkanäle 6 innerhalb des Gehäuses 1. Jeder Schichtkörper 4 weist einen Membranüberzug 7 auf seiner oberen Fläche und seiner unteren Fläche auf, jedoch nicht auf seinen Seitenrändern; demgemäß kann fluides Medium durch die Membranen 7 in das den Träger bildende poröse Füllmaterial 8 und dann durch die unbedeckten Seitenränder 9 heraus in Mediensammelkammern '10 fließen.

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Wie in der Figur 2 angedeutet ist, sind bei jedem Schichtkörper 4 die beiden Endabschnitte des porösen Füllmaterialstreifens 8 mit einem gegen Mediendurchfluß versiegelnden Abdichtungsmittel imprägniert, so daß selbst bei vergleichsweise hohen Drücken ein Medienfluß durch die Endabschnitte eines jeden porösen Schichtkörpers ausgeschlossen ist. In Figur 2 sind die imprägnierten und versiegelten Endabschnitte 11, die einen Medienfluß aus der Stirnfläche oder einer Seitenfläche in jedem imprägnierten Endabschnitt eines jeden Schichtkörpers verhindern, etwas dunkler schraffiert dargestellt. Gemäß Figur 2 führen Durchflußöffnungen 12 in Form gestanzter Löcher durch die Schichtkörper 4, so daß sich ein paralleler und serpentinenförmiger Fluß des Medienstroms beim Durchgang vom einen zum anderen Ende der Trennvorrichtung ergibt. Bei der dargestellten Ausführungsform tritt somit der Beschickungsstrom durch einen Beschickungseinlaß 13 am Kopf des Gehäuses 1 ein und fließt in die beiden oberen Mediendurchflußkanäle 6. Dann erfolgt Parallelfluß des Beschickungsstroms durch die langgestreckten Kanäle 6 zum entgegengesetzten Ende der Trennvorrichtung, dann Abwärtsfluß durch die.dort befindlichen, nicht dargestellten Durchflußöffnungen (entsprechend den Durchflußöffnungen 12) in die nächst tiefer gelegenen Durchflußkanäle 6, dann paralleler Fluß in entgegengesetzter Richtung bis zu dem nächst tiefer gelegenen Satz von Durohflußöffnungen 12, und von dort heraus aus dem Gehäuse oder in einen nächsten tiefer gelegenen Satz von Durchflußkanälen, und so fort, letzteres im Falle einer großen Anzahl von übereinander gestapelten Schichtkörpern, bis der Medienstrom schließlich das untere Ende des Kammergehäuses erreicht und durch einen Auslaß 14 abgezogen wird. Die Beschickung, die durch den Einlaß 13 in die Vorrichtung eingeführt wird, steht natürlich unter einem hinreichenden Druck, um den Beschickungsstrom durch die gesamte Trennvorrichtung zu leiten und den Durchgang einer gewünschten Komponente durch die Membranen 7 eines jeden Schichtkörpers 4 in den porösen

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Träger 8 herbeizuführen, so daß dann die anfallende Lösung seitwärts zu den langen unversiegelten Rändern 9 und in die Niederdruck-Lösungssammelkammer 10 und von dort durch den Auslaß 15 aus dem Gehäuse abfließen kann. Bei der Ausbildung nach Figur 2 tritt sowohl Parallelfluß als auch Serpentinenfluß ein. Die Erfindung ist aber nicht auf irgendeine bestimmte Art des langen Fließweges beschränkt, vielmehr können mannigfaltige Fließwegausbildungen vorgesehen werden. Beispielsweise kann Parallelfluß durch mehrere benachbarte Kanäle in einer Richtung und dann eine Umkehrung zu Parallelfluß durch die nächsten, mehreren benachbarten Kanäle oder jeweils nur Fluß durch einen Kanal mit Umkehr der Fließrichtung zum nächsten Kanal vorgesehen werden.

Die Figuren 3 und 4 veranschaulichen eine Ausftihrungsform der Trennvorrichtung ähnlich der der Figuren 1 und 2, mit der Ausnahme, daß jeder der Schichtkörper mit verdickten Randabschnitten versehen ist, so daß gesonderte, abstandshaltende Distanzstücke überflüssig werden. Das kämmerartige Gehäuse 16 ist mit einem Beschickungseinlaß 17 und einem Beschickungsauslaß 18 versehen und weist Auslässe 19 für die gereinigte Flüssigkeit auf, die mit den Niederdruck-Sammelabteilen 20 für die abgetrennte Flüssigkeit in Verbindung stehen. Bei dieser Ausführungsform weist jeder Schichtkörper 21 einen dickeren Randabschnitt des tragenden porösen Füllmaterials 22 auf, so daß die Ubereinanderstapelung der Schichtkörper ohne Zwischenfügung von Distanzstücken Durchflußkanäle 23 zwischen benachbarten Schichtkörpern ergibt.

Jeder Schichtkörper 21 ist auf der Deckfläche und der Bodenfläche mit einem Membranüberzug 24 aus Celluloseacetat oder einem anderen membranbildenden Material, nach Maßgabe des im Einzelfall durchzuführenden Trennprozesses, versehen. Wie bei den vorausgehend beschriebenen Schichtkörpern weist

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auch hier jeder Schichtkörper poröse seitliche Längsränder 22' auf, durch die die Medienanteile, die durch die Membranen gegangen sind, in die Plüssigkeitssammelkainmern 20 und von dort durch die Auslässe 19 abfließen. Weiterhin ist jeder Endabschnitt eines jeden Schichtkörpers mit einem versiegelnden Abdichtungsmittel imprägniert, das einen Fluß der abgetrennten Lösung durch den Endabschnitt des Schichtkörpers verhindert. In der Figur 4 sind die versiegelten Endabschnitte 25 der Schichtkörper 21 durch etwas dunklere Schraffierung angedeutet. Aus der Figur 4 ist auch der lochförmige Durchflußkanal 25' im Endabschnitt eines jeden Schichtkörpers 21, abwechselnd am einen und am anderen Ende, ersichtlich. Es ergibt sich ein serpentinenförmiger Fluß der Beschickung nach Eintritt durch den Einlaß 17 bis zum Abzug aus dem Auslaß 18.

Gemäß Figur 3 sind wiederum Flansche 26 und 26* an entsprechenden Teilen des Gehäuses 16 vorgesehen, so daß bei Verschraubung mittels Bolzen 27 die Schichtkörper fest in der Kammer eingespannt sind und ein unter Druck stehender Beschick ungsst rom störungsfrei durch die Vorrichtung geleitet werden kann, etwa zur Durchführung einer Umkehrosmose oder Ultrafiltrationstrennung in der Vorrichtung.

Die Erfindung ist nicht auf irgendeine spezifische Form der Schichtkörperstreifen beschränkt, vielmehr können die Streifen verschiedene Querschnittsgestalt sowie verschiedene überzüge als halbdurchlässige Membranen für den im Einzelfall vorgesehenen Trennvorgang aufweisen. Bei der Ausführungsform gemäß Figur 3 haben die Schichtkörper 21 eine scharfe Übergangsstelle oder Schulter von einem dünnen Mittelabschnitt zu vergleichsweise dicken Randabschnitten, so daß letztere die Zwischenfügung von Distanzstücken beim übereinanderstapeln der Schichtkörper in dem Gehäuse entbehrlich machen. Die Figur 5 zeigt einen Schichtkörper, bei dem der poröse Streifen aus dem

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tragenden Füllmaterial 28 einen schrägen allmählichen tibergang zu dickeren Rändern aufweist. Wiederum kann hier eine Mehrzahl dieser mit Membranüberzügen 29 versehenen Schichtkörper direkt übereinander gestapelt werden, ohne daß Distanzstücke wie bei der Ausführungsform der Figur 1 erforderlich wären. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß auch andere Querschnittsformen herangezogen werden können, um Schichtkörperstreifen mit verdickten Randabschnitten vorzusehen.

Figur 6 zeigt in schematischer Weise den Durchgang eines dünnen langen Trägermaterialstreifens 30 durch eine Mehrzahl von Verarbeitungsstufen. Der dünne Streifen 3O aus porösem Material läuft durch Walzen 31 in eine Imprägnierversiegelungsstufe 32, wo ein fluides Abdichtungsmittel unter Druck durch einen oder mehrere Einlasse 33 in ein zweiteiliges, angeklammertes Gehäuse 34 eingeführt und dann durch einen oder mehrere Auslässe 35 abgezogen wird. Das Gehäuse 34 besteht zweckmäßig aus zurückziehbaren und seitenverschieblichen Teilen, die an den vorlaufenden Streifen 30 eine hinreichende Zeit lang angeklammert werden, um die gewünschte Durchdringung eines begrenzten Abschnitts des porösen Streifens 30 mit dem Abdichtungsmittel herbeizuführen. Das Abdichtungsmittel besteht zweckmäßig aus dem gleichen Material, in gelöster Form, aus dem der Membranüberzug gebildet wird, jedoch können in manchen Fällen auch andere Polymerisate, Harze oder Mediendurchfluß verhindernde Versiegelungsmittel verwendet werden. Die gestrichelten Linien 34' veranschaulichen die Verschiebung der Imprägnierkammer zusammen mit der Voranbewegung des Streifens 30; dies kann ohne weiteres durch automatisch arbeitende Einrichtungen erreicht werden, die eine dichte Anklammerung der Imprägnierkammer an den Streifen 30 und eine Längsverschiebung mit dem Streifen herbeiführen, wenn sich letzterer zu kontinuierlicher Verarbeitung voranbewegt. Die Imprägnierkammer 34 ist also sowohl rückziehbar als auch mit dem

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Streifen längsverschieblich, so daß sich eine mit dem Streifenvorschub übereinstimmende Verschiebung ergibt. Durch periodisches Anklammern an den Streifen werden in dieser Weise in Abständen voneinander befindliche Abschnitte aus imprägnierten und versiegelten Bereichen des Streifens 30 erzeugt.

Nach der Imprägnierungsbehandlung tritt der voranlaufende Streifen 30 in ein Gehäuse 36 ein, das eine Kammer mit einem membranbildenden überzugsmaterial und verstellbare Abstreicher 38 aufweist. Dort wird ein membranbildender Überzugsfilm auf die obere Fläche und die untere Fläche des Streifens 30 während des Durchlaufs des Streifens durch die Kammer 36 aufgebracht. Weiterhin ist zweckmäßig eine Lösungsmitteldampfkammer 39 stromabwärts von den Abstreichern 38 vorgesehen, die eine zu rasche Trocknung des Membranüberzugs auf dem Streifen 30 vor dessen Eintritt durch Trennwände 40 in eine Trocknungszone 41 verhindert. Lösungsmitteldämpfe werden durch den Einlaß 42 eingeführt, und trockene Luft von geregelter Temperatur wird durch den Einlaß 43 in die Kammer 36 eingeleitet. Der gebildete, membranüberzogene Streifen 30 mit den im Abstand voneinander befindlichen, völlig imprägnierten und versiegelten Bereichen läuft dann von der Kammer 36 in eine Stanz- und Schneideinrichtung, in der mindestens ein Loch durch jeden versiegelten Abschnitt gebohrt oder gestanzt und der gesamte Streifen quer durchschnitten wird, so daß eine Vielzahl voneinander getrennter Schichtkörperstreifen anfallen. Die Baugruppe 44 weist eine rückziehbare und mit dem Streifen 30 längsverschiebliche Lochstanz- und Querschneideinrichtung miteinander gegenüberliegenden Stanzteilen 45 und 45* sowie einander gegenüberliegenden Schneidteilen 46 und 46* auf. Streifeneinspannstücke 47 und 47' unterstützen die Halterung des Streifens während seiner Längsbewegung und während der Stanz- und Schneidvorgänge. Die gestrichelten Linien 44' veranschaulichen, wie sich die automatisch gesteuerte Stanz-

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und Schneideinrichtung in Längsrichtung mit den Streifen verschiebt, natürlich mit der gleichen Geschwindigkeit wie der voranlaufende Streifen 30, sowie die Hin- und Herbewegung zur Herbeiführung der Stanz- und Schn,eidvorgänge. Bei der schematischen Zeichnung sind die KraftVersorgungsmittel und verschiedene Führungseinrichtungen zum Ziehen und/oder Voranschieben des Streifens 30 durch die Mehrzahl von Verarbeitungsstufen nicht dargestellt, abgesehen von einem weiteren Walzenpaar 48, das nur an den nicht arbeitenden Rändern des Streifens 30 angreift. Einspannmittel, Führungseinrichtungen u.dgl., die bei automatisierten Verarbeitungsvorrichtungen mit Vorschub von streifenartigen Materialien in Verarbeitungsstufen erforderlich oder zweckmäßig sein können, sind dem Fachmann ohne weiteres geläufig.

In Figur 7 kennzeichnet der gestrichelte Teil einen imprägnierten Abschnitt 51, wie sie längs des Streifens 30 in Abständen voneinander erzeugt werden, und es ist ferner die räumliche Lage eines gestanzten Loches 49 in Bezug auf eine Schnittstelle 50 ersichtlich. Der Schnitt wird im mittleren Bereich des imprägnierten Abschnitts 51 in einem Abstand von dem gestanzten Loch 49 gemacht, so daß sich Schichtkörper der gewünschten Länge ergeben, die jeweils einen imprägnierten Abschnitt an jedem Ende, der einen Medienfluß aus dem Abschnitt ausschließt, sowie ein Loch in einem Endabschnitt aufweisen. Die vorzugsweise gestanzten Löcher gestatten einen Durchtritt des Medienstroms von einem Kanal zu dem nächsten benachbarten Kanal, wenn die Schichtkörper in übereinandergestapelter Weise, wie das in den Figuren 2 und 4 veranschaulicht ist, angeordnet werden.

Im Herstellungsgang können weitere, in der Figur 6 nicht dargestellte Arbeitsstufen vorgesehen werden, z.B. zur Führung durch Wasser oder zur Wärmebehandlung nach den Stanz- und Schneidmaßnahmen, um den Membranüberzügen die gewünschten Trenneigenschaften zu erteilen.

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Claims

24. September 1975 ü 869/75

P atentansprüche

1. Vorrichtung mit halbdurchlässigen Membranen zur Trennung von Bestandteilen einer fluiden Beschickung, gekennzeichnet durch

(a) ein Gehäuse (1, 16) mit einer Mehrzahl darin befindlicher, übereinander gestapelter Schichtkörper (4, 21), wobei

(b) jeder Schichtkörper (4, 21) halbdurchlässige Membranen (7, 24) auf jeder Seite eines dazwischenliegenden porösen Füllmaterials (8, 22), das einen Mediendurchfluß gestattet, aufweist,

(c) Abstandshalter (5, 22) in Vereinigung mit Randabschnitten eines jeden Schichtkörpers (4, 21), die zusammen mit den Schichtkörpern innere Mediendurchflußkanäle (6, 23) zwischen der Mehrzahl von übereinander gestapelten Schichtkörpern (4, 21) für den Durchfluß der Beschickung zwischen den im Abstand voneinander gehaltenen Schichtkörpern begrenzen,

(d) ein imprägnierendes Abdichtung„mittel in den Endabschnitten (11, 25) des porösen Füllmaterials (8, 22) eines jeden Schichtkörpers (4, 21) zur Verhinderung eines Medienflusses aus diesen Endabschnitten (11, 25),

(e) eine Durchflußöffnung (12, 25') durch mindestens einen imprägnierten und abgedichteten Endabschnitt (11, 25) eines jeden Schichtkörpers (4, 21), wobei diese Durchflußöffnungen (12, 25') in der Mehrzahl von Schichtkörpern (4, 21) so angeordnet sind, daß sich ein serpentinenförmiger mehrfacher Fließweg vergrößerter Länge durch die inneren Durch-

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flußkanäle (6, 23) zwischen den Schichtkörpern (4, 21) ergibt,

(f) einen Beschickungseinlaß (13, 17) in dem Gehäuse (1, 16) an dem einen Ende des langen Fließweges und einen Medienauslaß (14, 18) in dem Gehäuse (1, 16) an dem entgegengesetzten Ende des Fließweges, sowie

(g) mindestens eine Sammelkammer (10, 20) in kommunizierender Verbindung mit nicht abgedichteten, porösen, seitlichen Längsrändern (9, 22') eines jeden Schichtkörpers (4, 21) zur Aufnahme und Sammlung der abgetrennten Medienanteile, die durch die halbdurchlässigen Membranen (7, 24) der Schichtkörper (4, 21) in das poröse Füllmaterial (8, 22) fließen, und mindestens einen Auslaß (15, 19) aus dieser Sammelkammer (10, 20) und dem Gehäuse (1, 16).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter aus gesonderten ringartigen Distanzstücken (5) einer Dicke entsprechend der gewünschten Höhe des Mediendurchflußkanals (6) zwischen den übereinander gestapelten Schichtkörpern (4) bestehen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter von verdickten Randabschnitten eines jeden Schichtkörpers (21) gebildet werden und aus verdickten Randabschnitten des porösen Füllmaterials (22) mit darauf befindlichen Membranüberzügen (24) bestehen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das imprägnierte Abdichtungsmittel in den Endabschnitten (11, 25) eines jeden Schichtkörpers (4, 21) aus der gleichen Substanz wie das Material der Membranen (7, 24) auf den Flächen eines jeden Schichtkörpers (4, 21) besteht.

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