DE2717048A1

DE2717048A1 - Als halterung und verschluss dienende vorrichtung fuer eine hochdruck-membrantestzelle

Info

Publication number: DE2717048A1
Application number: DE19772717048
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr Hein
Original assignee: Schleicher and Schuell GmbH
Current assignee: General Electric Deutschland Holding GmbH
Priority date: 1977-04-18
Filing date: 1977-04-18
Publication date: 1978-10-19
Also published as: US4173364A; DE2717048B2; DE2717048C3

Description

JAEGER, GRAMS & PONTANI Ο717Λ/0 PATENTANWÄLTE *" ' '/UHQ

DIPL.CHEM. OR. KLAUS JAEGER DIPL.-ING. KLAUS D. GRAMS OR.-ING. HANS H. PONTANI

8O3Q GAUTING · BERGSTR. 48!/· BO31 STOCKDORF - KREUZWEG 34 8789 KLEINOSTHEIM · HIRSCHPFAD 3

SLS-25

Carl Schleicher & Schüll
Grimsehlstrasse 23
3352 Einbeck

Als Halterung und Verschluss dienende Vorrichtung für eine Hochdruck-Membrantestzelle

80984 2/0494

TELEPHON: (OB9) 85O2O3O; 8574O8O; (O6O27) 8826 · TELEX: 6 21 777 Iser d

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Hochdruck-Membrantestzellen dienen der Filtration oder der umgekehrten Osmose, kurz der Aufbereitung von Flüssigkeiten unter Drücken im Bereich von 100 bar. Sie dienen insbesondere dem Einsatz im Laboratorium zum Prüfen der Trennmembranen oder zu Versuchsaufbereitungen oder Modellaufbereitungen von Flüssigkeiten.

Solche Testzellen weisen gebräuchlicherweise ein Oberteil und ein Unterteil auf. Im Oberteil ist ein Druckraum für das aufzubereitende Medium ausgebildet. Weiterhin weist das Oberteil eine Zulaufdurchführung für das aufzubereitende Medium und eine Ablaufdurchführung für das Retentat auf. Nicht selten sind weitere Durchführungen im Oberteil der Zelle ausgebildet. Im Unterteil der Zelle sind üblicherweise eine Filterunterstützung und das meist mehrschichtige Filter, gegebenenfalls Dichtungselemente, gehaltert. Ausserdem weist das Unterteil eine Ablaufdurchführung für das Permeat auf. Oberteil und Unterteil sind gebräuchlicherweise aus Edelstahl hergestellt und weisen dementsprechend ein beachtliches Gewicht auf.

Ein wesentliches Bedienungserfordernis für solche Zellen ist, dass das Oberteil und das Unterteil der Zelle möglichst leicht, bequem und mit wenigen Handgriffen sowohl voneinander zu lösen als auch miteinander hochdruckdicht verbindbar sein müssen. Als Verschlusselement haben sich insbesondere Keilflanschverbindungen mit zweiteiligen Spannringen durchgesetzt. Ein solcher Keilflansch-Spannverschluss ist beispielsweise aus dem DT-GM

809842/0494

72 25 662 bekannt. Am Unterteil und am Oberteil der Zelle sind Keilflansche angeformt, die durch einen zweiteiligen Spannring mit Trapezringprofil aufeinanderzwingbar sind. Die Spannung wird dabei durch zwei tangentiale Spannschrauben aufgebracht.

Nachteilig an diesem bekannten Gerät bzw. seinem Verschlussmechanismus ist, dass nach Lösen der Spannschrauben mit einem Hilfswerkzeug die verkeilten Spannringteile auseinandergezwungen werden müssen und die Zelle dann in drei bis vier Einzelteile auseinanderfällt, nämlich in das Oberteil, das Unterteil und die beiden Spannringteile. Zum öffnen und Schliessen der Zelle, das im Laboratorium vielmals täglich erfolgt, sind also mehr als ein Benutzer erforderlich, wenn eine Beschädigung der Zelle vermieden werden soll.

Bei einer gebräuchlichen Ausbildung der bekannten Zelle ist einer der beiden Spannringteile an einer rückwärtigen Stativwand befestigt. Selbst bei dieser Ausbildung sind jedoch mehr als zwei bedienende Hände erforderlich, wenn beim Lösen der Spannschrauben und Abzwingen des vorderen Spannringteils ein Herabfallen des Unterteils vermieden werden soll.

Weiterhin sind Druckfiltrationszellen bekannt, die ein Oberteil, ein Unterteil und beide Teile lösbar miteinander verbindende Spannelemente aufweisen. Diese Druckfiltrationsgeräte sind mit ihrem Unterteil auf Dreifußstativen gehaltert. Nach dem Lösen der Spannelemente wird ein Auseinanderfallen der Zelle dadurch verhindert, dass das Oberteil nach wie vor vom Unterteil unterstützt und getragen ist. Nachteilig beim öffnen dieser Zellen ist jedoch, dass das mit den als Druckleitungen ausgebildeten Zulaufleitungen und Ablaufleitungen verbundene Oberteil vom Unterteil abgehoben werden muss. Dies führt nicht nur zu Unzuträglichkeiten in der Handhabung des Gerätes, sondern auch zu Unzuträglichkeiten und Beschränkungen bei der Ausbildung

809842/0494

der Druckleitungen.

Angesichts dieses Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Halterung und zum Verschluss für eine Hochdruck-Membrantestzelle der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine leichte, rasche, bequeme und problemlose Handhabung der Zelle durch einen einzelnen Benutzer und die Verwendung starrer ortsfester Druckleitungen in Verbindung mit der Zelle ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine als Halterung und Verschluss dienende Vorrichtung für eine Hochdruck-Membrantestzelle der eingangs genannten Art vor, die erfindungsgemäss die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale aufweist.

Die Erfindung schafft also eine Vorrichtung, die aus einer ortsfesten starren Halterung für das Oberteil der Zelle und an diese Halterung angelenkten und stabil gehalterten Verschlusselementen zum dichtenden Verbinden des Oberteils mit dem Unterteil besteht. Beim öffnen der Zelle braucht vom Benutzer lediglich ein einziges abnehmbares und entfernbares Teil gehalten und abgenommen zu werden, nämlich das Unterteil der Zelle. Sämtliche anderen Teile, nämlich das Oberteil der Zelle und sämtliche Teile des Verschlusselementes, sind ortsfest an einem Hauptträger gehaltert, der seinerseits in gebräuchlicher Weise beispielsweise an einem Stativ, an einer Stativwand oder im Mauerwerk oder in anderer Art befestigt ist. Beim öffnen der Zelle braucht der Benutzer nur mit einer Hand die einzige Spannschraube der Verschlusselemente zu lösen, während er gleichzeitig mit der anderen Hand den Boden des Unterteils der Zelle unterstützt. Er braucht dabei nicht das Herabfallen irgendwelcher Teile der Zelle zu befürchten. Auch können bei dieser Art der starren ortsfesten

809842/0494

Halterung des Oberteils der Zelle fest verlegte Druckleitungen für den Zulauf und den Ablauf des aufzubereitenden Mediums verwendet werden. Dies bedeutet nicht nur eine Erhöhung der Betriebssicherheit und Betriebszuverlässigkeit des Gerätes, sondern auch eine Kosteneinsparung beim Aufbau von Prüfständen zu Aufbereitungszwecken der in Rede stehenden Art.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der Horizontalträger vorzugsweise am Kopf, insbesondere auf der Oberseite des Oberteils der Zelle befestigt. Diese Art der Befestigung gewährleistet, dass der Mantel des Oberteils der meist zylindrisch ausgebildeten Zelle zu Anschlusszwecken frei zur Verfügung steht. Dies ist insbesondere bei der sich zunehmend mehr durchsetzenden tangentialen Einströmung des Zulaufs in den Druckraum der Zelle von Bedeutung. Insbesondere ist dabei der Horizontalträger vorzugsweise durch eine Schraubverbindung am Oberteil der Zelle befestigt. Die Zuordnung der einzelnen Elemente solcher Schraubverbindungen ist dabei vorzugsweise so ausgebildet, dass die Zelle bzw. deren Oberteil, bezogen auf die Radialebene, in den verschiedensten Winkelstellungen zum Horizontalträger befestigt werden kann. Dies erleichtert dem Benutzer den Aufbau von Versuchsständen insbesondere bei Anschlüssen auf dem Mantel des Oberteils, da er solche Anschlüsse wahlweise nach vorn, nach hinten, nach rechts oder nach links relativ zur Bedienungsseite oder Trägerrichtung setzen kann.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung greift die Spannschraube mit ihrem Gewindeschaft vorzugsweise nur an einem der beiden Teile des zweiteiligen Spannringes in ein entsprechendes Gegengewinde, während sie am anderen Spannringteil in einer entsprechend angeordneten Bohrung frei drehbar, aber axial, bezogen auf den Spannschraubenschaft, fixiert gelagert ist. Diese Art der Halterung der Spannschraube gewährleistet, dass die beiden Spannringteile beim Lösen

809842/0494

der Schraube automatisch auseinandergezwungen werden. Auch ist dadurch in jedem Fall verhindert, dass die Spannschraube abhanden kommen oder aus dem Spannring entfernt werden kann.

Die Spannschraube ist vorzugsweise als Flügelschraube mit freistehendem gewindefreiem Schaftstück ausgebildet, wobei auf diesem freistehenden gewindefreien Schaftstück zusätzlich Abflachungen zum Angriff eines Gabelschlüssels ausgebildet sind.

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in Seitensicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und

Fig. 2 das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel in Draufsicht (um 90° verdreht).

In den Figuren 1 und 2 ist eine zylindrische Hochdruck-Membrantest zelle dargestellt, die aus Edelstahl für Betriebsdrücke im Bereich von 100 bar gefertigt ist. Die Zelle besteht aus einem Oberteil 1 und einem Unterteil 2. Das Oberteil weist eine tangential ausgerichtete Zulaufdurchführung 3 für das aufzubereitende Medium und über Kopf eine axiale Ablaufdurchführung 4 für das Retentat auf. Ein als Flachträger ausgebildeter Horizontalträger 5 ist mit Senkkopfschrauben 6 auf der Oberseite 7 des Oberteils 1 befestigt. In seinem vorderen Bereich ist der Horizontalträger 5 gabelförmig ausgebildet und umgreift die Ablaufdurchführung

Das Oberteil 1 ist mit drei jeweils um 90° gegeneinander versetzte Schrauben 6 mit dem Horizontalträger 5 verschraubt.

809842/0494

Die Schraubbolzen sind von oben her durch entsprechend angeordnete Bohrungen im Horizontalträger 5 in Gewindebohrungen eingeschraubt, die in der Oberseite 7 der Zelle 1 eingeschnitten sind. Insgesamt sind auf der Oberseite 7 der Zelle vier auf einem Kreis liegende und jeweils um 90° gegeneinander versetzte Gewindebohrungen 8 vorgesehen. Dies ermöglicht, das Oberteil 1 der Zelle in vier verschiedenen Winkelstellungen relativ zur Längsachse des Horizontalträgers 5 an diesem zu befestigen. Dadurch kann beispielsweise der in Fig. 2 auf der linken Seite gezeigte Zulauf 3 durch Lösen und Wiederbefestigen von nur drei Schrauben auf die rechte Seite verlegt werden.

Am Horizontalträger 5 ist weiterhin ein als Rundbolzen ausgebildeter Vertikalträger 9 befestigt. Der Vertikalträger erstreckt sich vom Horizontalträger 5 abwärts und ist neben der Zelle 1,2 angeordnet. Seine Längsachse verläuft parallel zur Längsachse der Zelle 1,2. In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Vertikalträger 9 mittels einer Mutter 10 und einer Unterlagscheibe 11 am Horizontalträger 5 verschraubt.

Der untere Teil des Vertikalträgers 9 ist als Achszapfen ausgebildet. An diesem Achszapfen 12 sind in der Horizontalen frei verschwenkbar axial fixiert eine Horizontallasche 13 und ein erster Spannhalbring 14 angelenkt. Die axiale Fixierung erfolgt dabei durch eine Unterlagscheibe 15 und eine Mutter

Die mit ihrem einen Ende am Achszapfen 12 angelenkte Horizontallasche 13 trägt an ihrem anderen Ende einen Achszapfen 17, der in nicht allzu weiter horizontaler Entfernung achsparallel neben dem Aehszapfen 12 angeordnet ist. Am Achszapfen 17 ist axial fisiert und in der Horizontalen frei verschwenkbar ein zweiter Spannhalbring 18 gehaltert.

809842/0484

JO

Die beiden Spannhalbringe 14,18 weisen ein innenliegendes Trapezringprofil 19 auf, das mit entsprechend ausgebildeten Keilflanschen 20 und 21 am Oberteil 1 bzw. Unterteil 2 der Zelle zusammenwirken kann. Dadurch, dass die beiden Spannhalbringe 14,18, deren rückwärtige Schwenkachsen 12,17 durch die Horizontallasche 13 gegeneinander festgelegt sind, durch eine Spannschraube 22 vorderseitig gegeneinander gezwungen werden, werden durch die zusammenwirkenden Keilflächen des Trapezringprofils 19 und der Keilflächen der Keilflansche und 21 das Oberteil 1 und das Unterteil 2 der Zelle dichtend aufeinandergezwungen.

Der Schaft der Spannschraube 22 weist einen gewindefreien Abschnitt 23 auf, der frei drehbar in einer Bohrung oder in einem Auge 24 gelagert ist, das in einem Vorsprung 25 ausgebildet ist, der am ersten Spannhalbring 14 angeformt ist. Durch Anschlagscheiben 26 und 27 ist der Schaft der Spannschraube 22 im Auge 24 gegen axiale Verschiebung fixiert. Vorzugsweise ist die Anschlagscheibe 26 am Schaft angeformt oder auf diesem aufgeschrumpft, während die Anschlagscheibe durch einen lösbaren Splint 28 auf dem Schaft gegen axiale Verschiebung gesichert ist. Dadurch ist eine leichte Auswechselbarkeit der Spannschraube 22 gewährleistet. Der über die innere Anschlagscheibe 27 überstehende Teil 29 des Schaftes der Spannschraube 22 ist mit einem Aussengewinde versehen, das in ein entsprechendes Innengewinde eingreift, das in einer Bohrung 30 in einen am zweiten Spannhalbring angeformten Vorsprung 31 geschnitten ist. Beim Lösen der Spannschraube 22 wird diese durch den Gewindeeingriff ihres mit dem Aussengewinde versehenen Schaftabschnittes 29 aus dem zweiten Spannhalbring 18 herausgezwungen. Dabei liegt der zwischen den beiden Vorsprüngen 25 und 31 liegende Anschlagring 27 an der Innenfläche des Vorsprungs 25 des ersten Spannhalbringes 14 an und zwingt diesen öffnend vom

809842/0494

zweiten Spannhalbring 18 ab. Die beiden Spannringhälften und 18 können so mühelos und ohne Zuhilfenahme von Zusatzwerkzeugen geöffnet werden, und zwar auch dann, wenn sie durch festes Anziehen verkeilt waren.

Die Spannschraube 22 ist zur normalen Betätigung mit einem Griffflügel 32 versehen. Für den Fall, dass die beiden Spannringhälften 14,18 durch Anziehen am Flügel 32 nicht fest genug gegeneinandergezwungen werden können oder dass beim öffnen die durch Angreifen am Handflügel 32 aufbringbare Kraft zum Lösen der Spannschraube 22 nicht ausreicht, sind am Schaft der Spannschraube 22 zwischen der Sperrscheibe 26 und dem Flügel 32 Abflachungen 33 ausgebildet, die das Ansetzen eines Gabelschlüssels ermöglichen.

Nach dem öffnen der Spannringhälften 14,18 kann das Unterteil 2 mit dem Permeataablauf 34 frei und mühelos unter dem Oberteil 1 abgehoben werden. Dabei bleiben sämtliche Teile der Zelle einschliesslich ihrer Spannelemente, insbesondere also das Oberteil 1 mit den an ihm angeschlossenen Druckleitungen und die beiden Spannringhälften 14 und 18 mit der Spannschraube 22 am Horizontalträger 5 gehaltert. Lediglich das Unterteil 2 ist vom Benutzer zu halten und abzunehmen.

Dadurch, dass die beiden Spannringhälften 14 und 18 am Vertikalträger 9 durch eine Schraubverbindung 15,16 lösbar gehaltert sind, sind sie mühelos auch in der Radialebene um 180° verkippt anbringbar, wodurch die Vorrichtung der Erfindung auch von Linkshändern bequem bedienbar ist. Die Spannringhälften 14,18 liegen dadurch zwar asymmetrisch zum Horizontalträger 5, wodurch ihre Funktionsfähigkeit jedoch beeinträchtigt wird. Gewünschtenfalls kann jedoch auch im Horizontalträger 5 eine zweite Bohrung angebracht werden.

8098A2/0494

die auch ein Versetzen des Vertikalträgers 9 in der Weise ermöglicht, dass die Spannringhälften 14 und 18 auch nach Umsetzen der Spannschraube 22 zur Bedienung durch Linkshänder wieder symmetrisch zum Horizontalträger 5 stehen.

809842/0494

Leerseite

Claims

2717049 Patentansprüche

1. Als Halterung und Verschluss dienende Vorrichtung für eine Hochdruck-Membrantestzelle, bei der ein Oberteil und ein Unterteil mit angeformten Keilflanschen durch einen ein komplementär ausgebildetes Trapezringprofil aufweisenden zweiteiligen Spannring mit tangentialer Schraubverspannung dich Lend gegeneinander zwingbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein das Oberteil (1) tragender, ortsfest gehalterter Horizontalträger (5) am Oberteil (1) der Zelle angreift, dass am Horizontalträger (5) neben der Zelle ein sich abwärts erstreckender Vertikalträger (9) befestigt ist, an dessen Fuss die beiden Teile (14,18) des Spannringes mit je einem ihrer Enden axial fixiert und in der Horizontalen frei schwenkbar angelenkt sind, und dass die beiden freien Enden (25,31) der beiden Teile (14,18) des Spannringes durch eine tangentiale Spannschraube (22) in an sich bekannter Weise gegeneinander zwingbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Horizontalträger (5) auf der Oberseite (7) des Oberteils (1) befestigt ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass der Horizontalträger

(5) durch Schrauben (6) am Oberteil (1) befestigt ist und dass das Oberteil (1) entsprechende Gewindebohrungen (8)

809842/0494

in einer Verteilung aufweist, die eine Verbindung zwischen dem Oberteil (1) und dem Horizontalträger (5) in verschiedenen radialen Winkelstellungen ermöglicht.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , dass die Spannschraube (22) in einem am freien Ende eines der beiden Teile (14) des Spannringes angeformten Auge (24) bezogen auf den Schaft der Spannschraube (22) axial fixiert frei drehbar gelagert ist und mit ihrem dem anderen Spannringteil (18) zugekehrten überstehenden Gewindeschaft (29) in ein entsprechend geschnittenes Innengewinde in einem am Ende dieses anderen Spannringteils (18) angeformten Auge (30) eingreifen kann.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , dass die beiden Spannringteile (14,18) um zwei an einer kurzen Horizontallasche (13) gehalterte nebeneinanderliegende Achszapfen (12,17) in der Horizontalen schwenkbar sind, von denen der eine (12) am Vertikalträger (9) angeformt, vorzugsweise einstückig angeformt ist.