DE2557207B2 - Vorrichtung zum zusammenhalten von membranen fuer ein geraet mit ebenen, semipermeablen membranen - Google Patents
Vorrichtung zum zusammenhalten von membranen fuer ein geraet mit ebenen, semipermeablen membranenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zusammenhalten von Membranen für ein Gerät mit ebenen,
semipermeablen Membranen, wie einen Austauscher oder Abscheider. Die Erfindung bezieht sich insbesondere
auf Geräte, die im medizinischen Bereich verwandt werden, wie Hämodialysegeräte oder Blutsauerstoffanreicherungsgeräte.
Austausch- und Trennvorrichtungen mit ebenen Membranen, die im folgenden durch den allgemeinen
Ausdruck »Geräteeinheit« bezeichnet werden, bestehen gewöhnlich aus übereinandergeschichteten Membranen
und Zwischenplatten, die im Innern einer Haltevorrichtung zusammengedrückt werden. Diese Vorrichtung
wird im allgemeinen von zwei Andruckplatten, die im folgenden mit oberer und unterer Andruckplatte
bezeichnet werden, gebildet und die durch eine Reihe von Bolzen oder durch genietete Zugbolzen sowie
zusätzlich durch verstellbare oder nicht verstellbare Klemmbügel verbunden sind. Im allgemeinen ist die
Dicke der Schichtung von einer Geräteeinheit zur anderen nicht gleich groß.
Die Haltevorrichtungen mit Bolzen, genieteten Zugbolzen oder verstellbaren Klemmbügeln sind im
allgemeinen gut geeignet, ihre Herstellung ist jedoch sehr arbeitsintensiv und kostspielig. Der Anfangsdruck
der Halterung mit Bolzen oder verstellbaren Klemmbügeln kann sich im Augenblick der Verwendung des
Gerätes gelöst oder geändert haben, was entweder eine Beeinträchtigung der Dichtheit oder im Gegensatz dazu
zu einer schädlichen Verformung der Austauschbereiche führen kann, was folglich zu einem Brechen
einzelner Bauteile der Geräteeinheit durch die übermäßigen auftretenden Spannungen führen kann. Die für
eine spezielle Anlage erforderlichen Vernietungen einerseits und die Tatsache, daß Füllstoffe, im
allgemeinen Glasfasern, im Material enthalten sind, aus dem die Zugbolzen bestehen, können zu einem
Verschleiß des Formwerkzeuges für den Nietkopf führen.
Die herkömmlichen Haltevorrichtungen mit nicht verstellbaren Klemmbügeln sind ebenfalls im allgemeinen
gut geeignet, sie bieten jedoch nicht die Möglichkeit, die Druckbeanspruchung auf die Dicke der
Schichtung aus Membranen und Zwischenplatten einzustellen.
Es ist das Ziel der Erfindung, eine praktische und absolut betriebssichere Haltevorrichtung für eine
Geräteeinheit mit ebenen Membranen zu liefern, bei der die Nachteile der bekannten Vorrichtungen beseitigt
sind und die einfach und kostengünstig hergestellt werden kann. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
soll sich die feste Halterung der Bauelemente der Geräteeinheit nicht zu unpassender Zeit lösen und soll
andererseits eine feste Halterung der Schichtung unter dem gleichen Druck bei verschiedenen Geräteeinheiten
sichergestellt sein.
h5 Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Zusammenhalten
von Membranen für eine Austausch- und Abscheidevorrichtung mit semipermeablen Membranen,
die einen Stapel aus Membranen und Zwischenplat-
ten aufweist, die zwischen zwei starren Andruckplatten angeordnet und festgehalten sind, ist dadurch gekennzeichnet,
daß die Andruckplatten durch eine Aufhängung miteinander verbunden sind, die wenigstens ein
Halteelement und wenigstens eine öffnung aufweist, wobei das Halteelement in die entsprechende öffnung
eingeführt werden kann und parallel zur Membranebene in der öffnung verschiebbar ist, und wobei das
Auflager zwischen dem Halteelement und der öffnung auf wenigstens einer zur Membranebene geneigt
verlaufenden Fläche an wenigstens einer Stelle gebildet ist, die einem bestimmten Wert der Druckbeanspruchung
zwischen den verschiedenen Elementen entspricht, die den Stapel bilden.
Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
näher erläutert.
Fig. 1 zeigt die vollständige Außenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels,
F i g. 2 zeigt eine Teilschnittansicht längs der Ebene H-II des in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels,
Fig.3 zeigt eine Schnittansicht längs der Ebene
111- III der Anordnung zwischen dem Halteelement und
der öffnung des in F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels,
Fig.4 zeigt eine Teilschnittnansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels,
Fig.5 und 6 zeigen Schnittansichten längs einer
Ebene, die der Darstellng in F i g. 3 entspricht, von zwei verschiedenen Ausführungsformen der Anordnung
zwischen dem Halteelement und der öffnung,
Fig. 7 zeigt eine Schnittansicht eines dritten Ausführungsbeispiels,
Fig.8 zeigt eine Teilschnittansicht eines vierten Ausführungsbeispiels.,
F i g. 9 zeigt eine vollständige Außenansicht eines fünften Ausführungsbeispiels,
F i g. 10 zeigt eine teilweise geschnittene vollständige Außenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels,
F i g. 11 zeigt eine Teilschnittansicht längs der Ebene
XI-XI des in Fig. 10 dargestellten Ausführungsbeispiels.
Die in den F i g. 1 und 2 dargestellte Geräteeinheit besteht aus einem Stapel 1 aus Membranen und
Zwischenplatten, die im Inneren eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung 2
festgehalten sind.
Die Halterung 2 besteht aus zwei starren Andruckplatten 3 und 4, deren Aufhängung von vier Seitenplatten
5, 6, 7 und 8 gebildet ist. Die Seitenplatten sind so ausgebildet, daß sie mit den starren Andruckplatten 3
und 4 verriegelt werden können.
Im folgenden kann unter dem Ausdruck »Stapel«, der eine Anordnung bezeichnet, die aus übereinander
angeordneten, vorher zugeschnittenen Zwischenplatten und Membranen besteht, auch eine Anordnung verstanden
werden, die von Zwischenplatten gebildet wird, zwischen die Falten einer beispielsweise zickzackförmig
gefalteten Membran eingesetzt sind. Der Ausdruck »Stapel« kann auch eine Anordnung bezeichnen, die
von wenigstens einer, beispielsweise zickzackförmig gefalteten Membran gebildet wird, die fest mit ihrem
Träger verbunden ist.
Mit dem Ausdruck »öffnung« ist eine Aussparung bezeichnet, die sich entweder in den starren Andruckplatten oder den Seitenplatten befindet, die zur
Verriegelung der Geräteeinheit beitragen.
Als »Halteelement« ist ein entweder an einer starren Andruckplatte oder an einer Seitenplatte fest angebrachtes
Element bezeichnet, das in die öffnung eindringen kann, um die Seitenplatte mit der Andruckplatte
fest zu verriegeln.
Eine vorzugsweise mit parallelen Zähnen versehene Oberfläche ist mit »Zahnleiste« bezeichnet.
Mit »Membranebene« ist irgendeine der zu den Membranen, den Zwischenplatten und der oberen und
unteren Andruckplatte parallel liegenden Ebenen
ίο bezeichnet.
Der Ausdruck »Abschrägung« bezeichnet eine Oberfläche, die bezüglich der Membranebene schräg
verläuft und auf der die Beanspruchung der festen Halterung, die auf dem Stapel liegt, verteilt ist.
Die starren Andruckplatten 3 und 4 können an ihrem Acßenrand mit wenigstens einem Halteelement, beispielswiese
dem Halteelement 11,12, 13,14... versehen
sein, und die Seitenplatten können wenigstens eine öffnung, beispielsweise die öffnung 15, 16, 17, 18...
aufweisen, die in ihrer Anzahl vorzugsweise der Anzahl der Halteelemente entsprechen.
Wie es im einzelnen in F i g. 2 dargestellt ist, trägt die Anordnung des Halteelementes 14 am Rand der
Halteplatte 4 und der öfnung 18 in der Seitenplatte 5 zur Verriegelung der Andruckplatte 4 mit der
Seitenplatte 5 und die Anordnung des Halteelementes 12 am Rand der Andruckplatte 3 und der Öffnung 16 in
der Seitenplatte 5 zur Verriegelung der Seitenplatte 5 mit der Andruckplatte 3 bei.
Wie es im einzelnen in den F i g. 2 und 3 dargestellt ist, haben das Halteelement 12 und die öffnung 16 im
Querschnitt längs einer Ebene senkrecht zu den Andruckplatten 3 und 4 die allgemeine Form eines
rechtwinkligen Trapezes, dessen Basis und dessen Höhe jeweils senkrecht und parallel zur Membranebene
vei laufen. Die Seite 20 des rechtwinkligen Trapezes, das
die öffnung 16 repräsentiert, und die Seite 21 des rechtwinkligen Trapezes, das das Halteelerr.ent 12
repräsentiert, sind im zusammengesetzten Zustand etwas bezüglich der Membranebene geneigt, wobei die
Seite 21 mit einem Teil der Seite 20 zusammenfällt. Die Seiten 20 und 21 sind in der Schnittansicht längs der
Ebene III-III die Zeichenlinien der zwei Flächen 20, 21,
die im allgemeinen eben und schräg verlaufen, wobei die
Fläche 20 zur öffnung und die Fläche 21 zum Halteelement gehört, und deren gemeinsamer Abschnitt
in der Schnittansicht in F i g. 2 mit 22 bezeichnet ist. Die schräg verlaufenden Flächen sind die Abschrägungen,
wobei die Abschrägungen des Halteelementes 12 teilweise mit der Abschrägung der öffnung 16
zusammenfällt.
Die Abschrägungen haben keine glatt aussehende Oberfläche, sondern zeigen eine gezahnte Oberfläche,
deren Zähne eine Fläche, beispielsweise die Fläche 23, die schräg zur Richtung der Abschrägung verläuft, und
eine weitere Fläche, beispielsweise die Fläche 24, aufweisen, die genau senkrecht zur Membranebene
verläuft.
Darüber hinaus können die geneigten Flächen auch von der Außenseite der Geräteeinheit zur Innenseite
hin schräg verlaufen, so daß sich eine Verjüngung bildet. Die Abschrägungen der öffnungen und der Halteelemc'ite
im Verriegelungsbereich zwischen der Seitenplatte 5 und der Andruckplatte 3 verlaufen alle unter
h5 dem gleichen Winkel schräg zur Membranebene, und auch die Abschrägungen der öffnungen und Halteelemente
im Verriegelungsbereich zwischen der Seitenplatte 5 und der Andruckplatte 4 verlaufen alle unter
dem gleichen Winkel schräg zur Membranebene. Die Abschrägungen, die sich im Verriegelungsbereich mit
der Andruckplatte 3 befinden, und die Abschrägungen, die sich im Verriegelungsbereich mit der Platte 4
befinden, verlaufen derart schräg, daß eine Feineinstellung der Andruckplatten 3 und 4 und somit des
Halterungsdruckes auf den Stapel 1 möglich ist. Wie es in F i g. 1 dargestellt ist, verlaufen die Abschrägungen
vorzugsweise symmetrisch bezüglich einer zu den Andruckplatten 3 und 4 parallel verlaufenden Ebene.
Die Abschrägungen der öfnungen in zwei nebeneinander
liegenden Platten, die eine Verriegelung mit derselben Andruckplatte ermöglichen, können in
derselben Richtung schräg verlaufen, so daß die Verriegelung der Geräteeinheit durch eine seitliche
Verschiebung der beiden Seitenplatten in dieselbe Richtung in Hinblick auf die Geräteeinheit erfolgen
kann.
Vorzugsweise verlaufen die Abschrägungen der Verriegelungsbereiche in zwei nebeneinander liegenden
Platten, beispielsweise den Platten 5 und 8, schräg in entgegengesetzter Richtung zu einer Andruckplatte und
zueinander, so daß die Verriegelung der Geräteeinheit durch eine seitliche Verschiebung der beiden Seitenplatten
in entgegengesetzte Richtung erfolgt. Wie es in F i g. 1 dargestellt ist, sind die Abschrägungen vorzugsweise
derart geneigt, daß die feste Halterung und Verriegelung der Geräteeinheit durch eine Feineinstellung
der Seitenplatten möglich ist.
Die öffnungen und die Halteelemente in derselben Seitenplatte sind vorzugsweise identisch und zueinander
ausgerichtet.
Die starren Andruckplatten können eventuell über ihren gesamten Umfang mit Halteelementen versehen
sein, und die Geräteeinheit kann an allen Seitenflächen Seitenplatten aufweisen, die mit den zwei starren
Andruckplatten verriegelt sind.
Die allgemeine Form der Halteelemente und der öffnungen kann irgendeine einfache geometrische
Form mit einer schräg verlaufenden Fläche, der Abschrägung, bezüglich der Membranebene und der
Ebene der Zwischenplatten sein. Die öffnungen können beispielsweise dreieckig sein und die Halteelemente
trapezförmig, wobei jedoch die Abmessungen so gewählt sein müssen, daß die Halteelemente in den
Öffnungen verschiebbar sind und ihre Abschrägungen jeweils miteinander in Berührung bleiben.
Die Abschrägungen können unter einem Winkel zwischen 1° und 30° bezüglich der Membranebene
schräg verlaufen. Ein Winkel unterhalb von 1° ergibt keine ausreichende Größe des Verstellbereiches, und
ein Winkel über 30° ist in Anbetracht der Genauigkeit, mit der die Herstellung der verschiedenen Elemente, aus
denen der Stapel besteht, erfolgt, nicht erforderlich. Die Abschrägungen sind vorzugsweise in einem Winkel
zwischen 3° und 20° geneigt.
Die Abschrägungen müssen nicht im allgemeinen eben verlaufen, sie können auch Teile einer Zylinderfläche
mit einem konstanten Krümmungsradius sein, die symmetrisch zu einer zu den Andruckplatten 3 und 4
parallelen Ebene verlaufen, wobei ihre Aushöhlung oder ihre Wölbung auf die Symmetrieebene zugewandt sein
kann.
Wenigstens eine Oberfläche der Abschrägungen der Halteelemente und der öffnungen, und vorzugsweise
alle Oberflächen der Abschrägungen können mit Unebenheiten verschen sein. Sie können beispielsweise
gerändelt, gerillt, gekörnt, gezahnt, genutet, gezackt und wellenförmig ausgebildet sein. Vorzugsweise zeigt die
Oberfläche der Abschrägungen die Form einer Zahnleiste mit unsymmetrischen Zähnen, die eine Verschiebung
der Seitenplatten in eine Richtung erlauben und eine ί Verschiebung in die entgegengesetzte Richtung sperren.
Die unsymmetrischen Zähne ermöglichen somit eir Zusammendrücken des Stapels mit Hilfe der Andruckplatten,
während sie sich einem Lösen des Andrucke; widersetzen.
ίο Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung besteht au;
zwei starrren Andruckplatten, die an ihren gegenüber
liegenden Seiten mit Halteelementen versehen sind Vier mit öffnungen versehene Seitenplatten verbinder
die zwei Andruckplatten, so daß der Stapel fes zusammengedrückt gehalten wird.
Die Anzahl der Seitenplatten kann zwischen 2 und 3( liegen, vorzugsweise liegt sie zwischen 2 und 20. Di«
Anzahl der Seitenplatten und ihre Abmessungen solltet vorzugsweise den Abmessungen der Geräteeinhei
entsprechend gewählt sein.
Die Seitenplatten und/oder die starren Andruckplat ten können vorzugsweise mit weiteren öffnungen
beispielsweise den öffnungen 9 und 10, versehen sein die zum Durchführen von Verbindungsleitungen dei
Geräteeinheit zu verschiedenen Kreisläufen dienen.
Der Zusammenbau der verschiedenen Bauteile dei Geräteeinheit kann auf die folgende Weise erfolgen
Auf der unteren Andruckplatte wird der Stapel dei Platten und Membranen angeordnet, und mit de
oberen Andruckplatte bedeckt.
Die auf diese Weise gebildete Anordnung wire zwischen die Klemmbacken einer nicht dargestelltei
Presse gebracht, und die Anordnung wird einer s< großen Beanspruchung unterworfen, daß der resultie
rende Druck zwischen den verschiedenen Elementen die den Stapel bilden, ausreichend ist, um die Dichtigkei
sicherzustellen und um die Bauelemente der Baueinhei nur mäßigen Beanspruchungen zu unterwerfen. Di<
Baueinheit erreicht nun eine ihr eigene Dicke zwischei den Andruckplatten, die leicht von einer Baueinheit z\
einer anderen variieren kann.
Eine Seitenplatte wird derart angeordnet, daß sich dii
öffnungen den Halteelementen der unteren und oberei
Andruckplatte gegenüber befinden. Anschließend wer
den die Halteelemente mit den öffnungen in Eingrif gebracht und wird die Seitenplatte seitlich bezüglich de
Stapels verschoben, bis die Abschrägungen de öffnungen der Seitenplatten mit den Abschrägungei
der Halteelemente an den Andruckpiatten in Berührunj kommen.
Dieser Arbeitsgang wird für jede der drei änderet Seitenplatten wiederholt. Die Beanspruchung durch dii
Presse wird anschließend gelöst. Die Zähne auf dei Abschrägungen der Halteelemente nehmen dann dii
Zwischenräume ein, die sich zwischen den Zähnen de Abschrägungen der Öffnungen befinden. Die Asymme
trie der Zähne verhindert jede seitliche Bewegung de Abschrägungen der öffnungen bezüglich der Abschrä
gungen der Halteelemente, die zu einem Lösen de
M) festen Halterung der Schichtung führen würde. Di
Presse wird von der Baueinheit gelöst, die anschließen! im verriegelten Zustand verbleibt.
Sobald die Wirkung der Presse aufhört, sind di Seitenplatten einer Zugbeanspruchung unterworfen, di
elastisch die aus dem Zusammendrücken der Element des Stapels resultierende Beanspruchung ausgleicht. Di
Seitenplatten dehnen sich nun geringfügig, und di Dicke der Baueinheit weicht genau gleichmäßig von de
ihr eigenen Dicke ab. Das hat zur Folge, daß die inneren Abteilungen Abmessungen erhalten, die vorher genau
untersucht wurden und die für einen wirkungsvollen Austausch und für einen guten Transport quer durch die
Membranen erforderlich sind. Es ist festzustellen, daß diese Eigenschaften über eine lange Zeitspanne erhalten
bleiben.
Die Haltevorrichtung kann in der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Weise ausgebildet sein, die Abschrägungen
müssen jedoch nicht sichtbare Unebenheiten tragen. Die Seitenplatten können auch durch die
Reibung zwischen den Oberflächen der Abschrägungen der Halteelemente und den Oberflächen der Abschrägungen
der Öffnungen in ihrer Lage gehalten werden. Gegebenenfalls kann eine Klebstoffschicht auf der
einen und/oder der anderen Abschrägung vorgesehen sein. Der Zusammenbau einer derartigen Vorrichtung
ist dem Zusammenbau der im Vorhergehenden beschriebenen Vorrichtung analog.
Die Haltevorrichtung kann auch zwei Andruckplatten aufweisen, die an ihrem Umfang vertiefte Sitze
aufweisen, die eine schräg verlaufende Oberfläche haben. Diese Vertiefungen können in der Art der oben
beschriebenen Öffnungen ausgebildet sein. Die Seitenplatten tragen dann auf ihrer im Inneren der
Geräteeinheit befindlichen Fläche vorspringende Halteelemente. Diese Halteelemente ähneln den im
Vorhergehenden beschriebenen Halteelementen und entsprechen den vertieften Sitzen in den Andruckplatten.
Der Zusammenbau einer derartigen Vorrichtung ist dem oben beschriebenen Zusammenbau analog.
Ein weiteres Au^führungsbeispiel der Erfindung ist in
Fig.4 in einer Schnittansicht dargestellt, die der Schnittansicht in F i g. 2 entspricht. Die Andruckplatten
3 und 4 tragen an ihrem Umfang bei diesem Ausführungsbeispiel Halteelemente 12 und 14, während
die Seitenplatten, beispielsweise die Platte 5, öffnungen, beispielsweise die öffnung 25, aufweisen, die Abschrägungen
miteinander verbinden, die das Halteelement 12 der Andruckplatte 3 und das Halteelement 14 der
Andruckplatte 4 tragen.
Die öffnung 25 kann möglicherweise zur Geräteaußenseite
durch eine Einlage, beispielsweise eine Fasereinlage 26, verschlossen sein, die die Festigkeit und
Starrheit der Seitenplatte 5 erhöht und gleichzeitig für ein ansprechendes Aussehen der Geräteeinheit nach
dem Zusammenbau sorgt. Der Zusammenbau einer derartigen Vorrichtung ist dem Zusammenbau der in
den F i g. 1 und 2 dargestellten Vorrichtung analog.
Eine andere Verwirklichung der Anordnung zwischen einem Halteelement und einer öffnung ist in Fig.5
dargestellt Das von der oberen Andruckplatte 3 getragene Halteelement 12 entspricht den in den F i g. 1,
2 und 3 dargestellten Halteelementen. Die öffnung 16 in der Seitenplatte 5 ist genau rechtwinklig und ihre Fläche
44 liegt genau parallel zur Membranebene und trägt einen in Richtung auf die Abschrägung 21 der Halterung
12 verlaufenden Zahn 43. Die Abschrägung 21 des Halteelementes und der Zahn 43 sorgen für ein sicheres
Auflager zwischen dem Halteelement und der öffnung.
Eine andere Möglichkeit der Verwirklichung der Anordnung zwischen einem Halteelement und einer
öffnung ist in F i g. 6 dargestellt. Die Abschrägung 20 ist in der öffnung 16 vorgesehen, und das Halteelement 12
ist im Querscznitt genau rechtwinklig und weist auf seiner Fläche 46 einen zur Abschrägung 20 vorragenden
Zahn 45 auf.
Vorzugsweise sind die oben beschriebenen Varianten der Verwirklichung der Anordnung zwischen den
Halteelementen und den öffnungen, die sich in den Verriegelungsbereichen mit den Andruckplatten 3 und 4
befinden, symmetrisch bezüglich einer parallel zu den Andruckplatten 3 und 4 verlaufenden Ebene angeordnet.
Die in F i g. 7 im Querschnitt dargestellte Vorrichtung weist eine obere Andruckplatte 3, die mit Halteelementen
versehen ist, die eine eine Zahnleiste tragende
ι ο Abschrägung 22 aufweisen, eine untere Andruckplatte 4
die mit zwei Gleitflächen 27 und 28 versehen ist, und zwei Seitenplatten 5 und 7 auf. Die Seitenplatten sind
mit Aussparungen, die eine schräg verlaufende Zahnleiste im Verriegelungsbereich mit der oberen Andruckplatte
3 aufweisen, und im Bereich der Verriegelung mi) der unteren Andruckplatte 4 mit Nuten versehen, die
den Gleitflächen 27 und 28 entsprechen. Die Gleitflächen und die Nuten sind vorzugsweise nicht zusammenhängend
ausgebildet und eine Einrichtung zum Einhaken, beispielsweise die Einrichtung 30 in der Seitenplatte
5 sowie eine Einrichtung zum Einhaken, wie beispielsweise die Einrichtung 29 in der Andruckplatte 4
im rechten Winkel zu den Gleitflächen und direkt an der Außenfläche des Gerätes, ermöglichen eine Ineingriffnähme
zwischen den Gleitflächen und den Nuten. Die Breite der Gleitflächen ist nicht viel kleiner als die
Breite der Nuten.
Der Zusammenbau der verschiedenen Bauteile dei Geräteeinheit unter Verwendung der Haltevorrichtung
wie sie in F i g. 7 dargestellt ist, erfolgt auf die folgende Weise. Auf der unteren Andruckplatte wird der Stape!
angeordnet und mit der oberen Andruckplatte bedeckt Die auf diese Weise gebildete Anordnung wird zwischer
die Stempel einer Presse gesetzt und dort dei gewünschten Druckbeanspruchung ausgesetzt. Die
Nuten der Seitenplatten werden mit den Gleitflächer der unteren Andruckplatte und die öffnungen dei
Seitenplatte mit den Halteelementen der oberer Andruckplatte in Eingriff gebracht Die Seitcnplatter
werden dann bezüglich des Stapels seitlich verschoben bis die Abschrägungen der öfnungen der Seitenplatter
mit den Abschrägungen der Halteelemente der oberer Andruckplatte in Berührung kommen, wobei die
Gleitflächen der unteren Andruckplatte in den Nuter der Seitenplatten gleiten. Anschließend wird die
Druckbeanspruchung gelöst und wird die Baueinheil entnommen, die auf diese Weise verriegelt bleibt.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ir einer Schnittansicht in Fig.8 dargestellt, die dei
Schnittansicht in F i g. 2 analog ist. Bei dieser Vorrichtung weisen die Andruckplatten 3 und 4 Halteelemente 12
und 14 an ihrem Umfang auf und sind die Seitenplatten beispielsweise die Seitenplatte 5, mit Öffnungen
beispielsweise die öffnungen 16, 18 versehen. Die Halteelemente entsprechen den Halteelementen be
den in F i g. 1 und 3 dargestellten Ausführungsformen jedoch verlaufen die Abschrägungen 41, 42, die
symmetrisch bezüglich einer zu den Andruckplatter parallelen Ebene sind, schräg von der Außenseite zui
Innenseite der Geräteeinheit und sind die Zähne ihrei Zahnleisten genau parallel zur Membranebene und zi
der Fläche des Stapels, neben der sie sich befinden. Die öffnungen 16,18 sind mit Abschrägungen versehen, die
den Abschrägungen der Halteelemente entsprechen Die Zähne der Abschrägungen der Halteelemente unc
der öffnungen sind vorzugsweise asymmetrisch ausge bildet, um eine Verschiebung der Abschrägungen dei
öffnungen bezüglich der Abschrägungen der Halteele
mente von innen nach außen bei der Geräteeinheit zu ermöglichen und jede Bewegung in umgekehrter
Richtung zu verhindern, die zu einem Lösen der festen Halterung des Stapels führt.
Bei der in F i g. 8 dargestellten Vorrichtung wird der Stapel dadurch zusammengedrückt, daß die Seitenplatten
von innen nach außen verschoben werden, wodurch die Andruckplatten 3 und 4 zusammenrücken.
Die Abschrägungen 41 und 42 können auch von innen nach außen schräg verlaufen, wobei dann das Zusammendrücken
des Stapeis durch eine Verschiebung der Seitenplatten von außen nach innen erfolgt, was
ebenfalls zu einem Zusammenrücken der Andruckplatten 3 und 4 führt. Die Asymmetrie der Zähne verhindert
jede Bewegung in umgekehrter Richtung, die zu einem Lösen der festen Halterung des Stapels führt.
Die Seitenplatten 5 können sehr dünn ausgebildet sein und aus einem Material bestehen, das ausreichende
mechanische Eigenschaften aufweist, um die Zugbeanspruchung auszuhalten, der die Seitenplaitten unterworfen
sind. Eine solche Seitenplatte ist mit einer Seitenplatte vergleichbar, die mit öffnungen mit einem
einzigen Zahn versehen ist.
Der Zusammenbau dieser Vorrichtung entspricht dem Zusammenbau der in den F i g. 1 und 2 dargestellten
Vorrichtung, wobei die Verschiebung der Seitenplatten in der beschriebenen Weise erfolgt.
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfaßt wenigstens eine Seitenplatte,
die fest mit einer Andruckplatte verbunden ist. Wie es in Fig.9 dargestellt ist, kann die Vorrichtung aus zwei
flexible Seitenplatten 31, 32 bestehen, die mit einer Andruckplatte 33 fest verbunden sind. d. h. mit dieser
Andruckplatte sozusagen einen Block bilden. Diese Anordnung bildet dann einen Trog, dessen Wände von
den Seitenplatten 31, 32 gebildet werden und dessen Boden aus der starren Andruckplatte 33 besteht. Die
freien Enden der Wände sind dann mit Einrichtungen versehen, die eine Verriegelung mit der anderen
Andruckplatte ermöglichen. Diese Einrichtungen sind vorzugsweise mit den in Fig.2 dargestellten Einrichtungen
identisch. Vorzugsweise ist die Abschlußplatte 47 des Stapels mit Hilfe einer bekannten Einrichtung,
beispielsweise einer Nase 48, gegenüber einer Verschiebung festgelegt.
Die Dicke der Wände 31, 32 ist vorzugsweise so gewählt, daß ein ausreichender Zwischenraum übrig
bleibt, um die starre Andruckplatte 3 zum Zeitpunkt der Verriegelung der Haltevorrichtung einzuführen.
Der Zusammenbau der verschiedenen Bauelemente der Geräteeinheit unter Verwendung einer solchen
Haltevorrichtung kann auf die folgende Weise erfolgen. Der Stapel wird auf dem Boden des Troges gesetzt, der
von den fest mit einer Andruckplatte verbundenen Seitenplatten gebildet wird. Dieser Stapel wird mit der
oberen Andruckplatte 3 bedeckt. Die in dieser Weise gebildete Anordnung wird zwischen die Stempel einer
Presse gesetzt und der gewünschten Druckbeanspruchung ausgesetzt, wobei die Zwischenräume der Wände
31, 32 erhalten bleiben. Anschließend werden die Seitenplatten freigegeben, so daß sie mit ihren
öffnungen mit den Halteelementen der Andruckplatte 3
in Eingriff kommen. Während die Druckbeanspruchung aufrechterhalten wird, wird die Andruckplatte 3 etwas
bezüglich des Stapels verschoben, bis die Abschrägungen der Öffnungen der Wände 31, 32 mit den
Abschrägungen der Halteelmente der Andruckplatte 3 in Berührung kommen. Die Andrückplatte 3 gleitet auf
der Abschlußplatte 47, so daß keine Gefahr besteht, dalJ
der Stapel aus Membranen und Zwischenplatten verschoben wird. Anschließend wird die Druckbeanspruchung
gelöst und die Geräteeinheit entnommen, die auf diese Weise verriegelt bleibt.
Die Haltevorrichtung kann auch mit seitlichen Wänden 31, 32 versehen sein, die verschiebbar an die
untere Andruckplatte 34 mit Hilfe von bekannten Einrichtungen, beispielsweise Scharnieren, angelenkt ist.
ίο Ein anderes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ist in den Fig. 10 und 11 dargestellt.
Die in diesen Figuren dargestellte Vorrichtung besteht aus zwei Seitenplatten 34,35, die mit einer Andruckplatte
36 fest verbunden sind. Diese Anordnung bildet einen Trog, dessen Wände von den Seitenplatten 34, 35
gebildet werden und dessen Boden die Andruckplatte 36 ist. Die freien Enden der Wände sind dannn mit
Einrichtungen versehen, die ihre Verriegelung mit der anderen Andruckplatte 37 ermöglichen. Diese Einrich-
tungen bestehen in den Wänden 34, 35 aus öffnungen 38, die langgestreckte Zähne 39 aufweisen, die bezüglich
der Membranebene schräg verlaufen und genau parallel zu den Flächen der Wände 34,35 und den Halteelementen
40 an der Andruckplatte 37 verlaufen. Die Halteelemente sind ebenfalls an ihrer Innenfläche mit
Zähnen versehen, die vorzugsweis den Zähnen in den öffnungen entsprechen. Die schrägen Flächen werden
somit von den Einzelflächen der Zähne gebildet, die sich in den öffnungen und an den Halteelementen befinden.
Der Zusammenbau der verschiedenen Bauelemente der Baueinheit unter Verwendung einer solchen
Vorrichtung kann auf die folgende Weise erfolgen. Der Stapel wird auf dem Boden des Troges gesetzt, der aus
den mit einer Andruckplatte fest verbundenen Seitenplatten besteht. Anschließend wird der Stapel mit der
anderen Andruckplatte 37 bedeckt. Die so gebildete Anordnung wird zwischen die Stempel einer Presse
gesetzt und dem gewünschten Druck ausgesetzt. Die Zähne der fest mit der Andruckplatte 37 verbundenen
Halteelemente greifen in die Zähne der öffnungen in den Wänden 34, 35 ein. Dadurch, daß mehrere Zähne
vorgesehen sind, ist eine Einstellung der Haltevorrichtung in der Weise möglich, daß der Stapel dem
gewünschten Druck ausgesetzt ist. Die Neigung der Zähne ermöglicht eine Feineinstellung durch eine
Verschiebung der Andruckplatte 37 bezüglich der von den Wänden 34 und 35 und der Andruckplatte 36
gebildeten Einrichtung. Die Beanspruchung wird anschließend gelöst und die so erhaltene Geräteeinheit
entnommen, die verriegelt bleibt.
Während oben lediglich verschiedene Ausführungsformen und Varianten der erfindungsgemäßen Vorrichtung
beschrieben wurden, können auch mehrere Ausführungsformen und Varianten miteinander kombiniert
werden.
Die Andruckplatten und die Seitenplatten können aus verschiedenen oder aus gleichen Materialien bestehen,
homogen oder nicht homogen sein, und insbesondere beispielsweise mit einem Metallrahmen bewehrt sein.
Sie können aus Metdll, beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung oder aus Stahl oder aus thermoplastischen
Materialien, wie Polyolefinen, Polyamiden, Arylharzen, Polystyrol, deren Mischungen und Copolymerisaten
bestehen, die insbesondere die guten mechanischen Eigenschaften, insbesondere eine gute
Zug- und Biegefestigkeit, aufweisen. Vorzugsweise werden thermoplastische Materialien mit verstärkenden
Füllstoffen, insbesondere Asbest, Kohlenstoff unti
vorzugsweise Glasfasern, verwandt.
Die in dieser Weise gebildete Geräteeinheit kann ein Austauscher sein. d. h. Abteile aufweisen, die eine
Zirkulation von zwei flüssigen oder gasförmigen Fluiden auf beiden Seiten einer Membran ermöglichen.
Sie kann auch ein Scheider sein, d. h. Abteile, durch die ein Fluid zirkulieren kann, und durch eine Membran
davon getrennte andere Abteile aufweisen, die einem Bestandteil des Fluides sammeln und abziehen können
Die Einrichtungen im Inneren der Elemente des Stapels können von bekannter Art sein. Die Anzahl der
Zwischenplatten ist beliebig und die Art des Materials, aus dem sie bestehen, kann sehr verschieden sein.
Die Abteile können entweder in Reihe oder parallel oder auch durch eine kombinierte Reihen- und
Parallelspeisung gespeist werden. Die Zu- und Ableitungen der Fluide, die mit der Geräteeinheit außen in
Verbindung stehen, können aus Sammelleitungen bestehen, die senkrecht zum Stapel angeordnet sind und
mit Hilfe geeigneter öffnungen durch die Andruckplatten der Haltevorrichtung führen. Sie können außerdem
und vorzugsweise seitlich und parallel zu den Elementen des Stapels vorgesehen sein. In diesem Fall sind sie mit
einem äußeren Leitungssystem über einen dazwischen liegenden Sammler verbunden, der durch eine öffnung
in einer Seitenplatte führt. Dieser Sammler steht mit der Haltevorrichtung nicht in Verbindung.
Die erfindungsgemäße Haltevorrichtung sichert eine Halterung des Stapels unter einem von einer Geräteeinheit
zu einer anderen gleichen Druck. Das heißt, daß die Elemente zweier oder mehrerer unterschiedlicher
Geräteeinheiten derselben Druckbeanspruchung unterworfen werden, die derart bestimmt ist, wie es
notwendig und ausreichend ist, um eine Dichtheit der Geräteeinheit sicherzustellen. Der Vorteil der erfindungsgemäßen
Vorrichtung liegt darin, daß keine geeichten Elemente verwandt werden müssen, um die
gewünschte Dichtheit erreichen zu können.
Die erfindungsgemäße Haltevorrichtung vermeidet jede spätere Änderung der anfänglichen festen Halterung
des Stapels aus Platten und Membranen. Die dichte Halterung ist daher ausreichend gut eingestellt,
gleichgültig, welche Dichtheit der Baueinheit am Anfang erhalten wurde und beibehalten wurde,
gleichgültig, wie dick die Abteile sind und geeignet geeicht geblieben sind und gleichgültig, ob die Bauteile
der Geräteeinheit nur mäßigen Zugspannungen unterworfen sind.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann demontiert und wieder verwandt werden. In der Tat kann der Stapel
mit Hilfe einer Presse wieder zusammengedrückt werden, bis die Zähne der Zahnleisten leicht voneinander
gelöst werden können. Es ist auch möglich, die Zwischenplatten oder die Haltevorrichtung bei einer
nicht dichten Baueinheit oder nach der Verwendung im Hinblick auf eine Wiederverwendung auszutauschen.
Die Geräteeinheit kann im Herstellerwerk zusammengesetzt, erprobt, hermetisch verschlossen und
eventuell sterilisiert werden, damit sie verwendungsbereit, beispielsweise in einer sterilen Verpackung
ausgeliefert werden kann. Die einfache und wirtschaftliche Haltevorrichtung kann in Serienfertigung hergestellt
werden, lange gelagert werden und erlaubt es, Geräte mit einer konstanten Qualität auszuliefern, die
vor zu ungelegener Zeit kommenden Störungen geschützt sind. Die Geräteeinheiten für eine bestimmte
Verwendung können ohne Metallteile konstruiert sein, sie können nach der Verwendung, beispielsweise durch
Verbrennen leicht beseitigt werden.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (13)
1. Vorrichtung zum Zusammenhalten der Membranen für einen Austauscher und/oder Abscheider
mit semipermeablen Membranen, der einen Stapel aus Membranen und Zwischenplatten aufweist, die
zwischen zwei starren Ardruckplatten angeordnet und zusammengedrückt gehalten sind, dadurch
gekennzeichnet, daß die Andruckplatten mit einer Aufhängung versehen sind, die aus wenigstens
einem Halteelement und wenigstens einer Öffnung besteht, wobei jedes Halteelement parallel zur
Membranebene in die zugehörige Öffnung eingeführt und in der Öffnung verschoben werden kann
und v/obei das Auflager zwischen dem Halteelement und der öfnung auf wenigstens einer bezüglich der
Membranebene schräg verlaufenden Fläche an wenigstens einem Punkt liegt, der einem bestimmten
Wert einer Druckbeanspruchung zwischen den verschiedenen Elementen entspricht, die den Stapel
bilden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine schräg verlaufende
Fläche mit einer Einrichtung versehen ist, die derart ausgebildet ist, daß sie den Druck zwischen den
verschiedenen Elementen, die den Stapel bilden, auf einem vorbestimmten Wert hält.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der schrägen
Flächen eine Zahnleiste trägt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne der Zahnleiste genau
senkrecht zu einer Seitenfläche des Stapels verlaufen, neben der sich die Zahnleiste befindet.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne der Zahnleiste genau
parallel zur Seitenfläche des Stapels verlaufen, neben der sich die Zahnleiste befindet.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung und das
Halteelement an bezüglich der Membranebene in gleicher Weise schräg verlaufenden Flächen zur
Auflage kommen.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das HaJteelement oder
die Öffnung einen Zahn trägt, der mit der schrägen Fläche der Öffnung oder des Halteelementes zur
Auflage kommt.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckplatten
wenigstens ein Halteelement aufweisen und mit wenigstens einer Seitenplatte verbunden sind, die
wenigstens eine Öffnung trägt.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckplatten
wenigstens eine Öffnung aufweisen und mit wenigstens einer Seitenplatte versehen isind, die wenigstens
ein Halteelement trägt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Seitenplatte
fest mit einer Andruckplatte verbunden ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 8, 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Seitenplatte an einer Andruckplatte angelenkt ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 8, 9 oder 11,
dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Seitenplatte mit einer Einrichtung versehen ist, die
derart ausgebildet ist, daß die Seitenplatte bezüglich einer Andruckplatte gleitend verschiebbar ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß 2 bis 30 Seitenplatten
vorgesehen sind.
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