DE2717048C3 - Als Halterung und Verschluß dienende Vorrichtung für eine Hochdruck-Membrantestzelle - Google Patents

Description

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 bar. Sie dienen insbesondere dem Kinsatz 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

ι ο 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 DE-GM 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 Druckfiltrationszallen 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 Auseinanderfa'len 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 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

h"> ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine als Halterung und Verschluß dienende Vorrichtung für eine Hochdruck-Membrantestzelle der eingangs ge-

nannten 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 'ediglich 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 Ha..d 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 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 der Schraube automatisch auseinandergezwungen werden. Auch ist dadurch in ledern Fall verhindert, daß die Spannschraube abhanden kommen oder aus dem Spannring entfernt werden kann.

Die Spannschraube ist vorzugsweise als Flügelschrau- t>5 be 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 zeigt

F i g. 1 in Seitensicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und

F i g. 2 das in F i g. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel in Draufsicht (um 90° verdreht).

In den F i g. 1 und 2 ist eine zylindrische Hochdruck-Membrantestzelle 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 Horizontaiträger 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 4.

Das Oberteil 1 ist mit drei jeweils um 90° gegeneinander versetzte Schrauben 6 mit dem Horizontalträger 5 verschraubt Die Schraubbolzen sind von oben her durch entsprechend angeordnete Bohrungen im Horizontalträger 5 in Gewindebohrungen 8 eingeschraubt, die in der Oberseite 7 der Zelle 1 eingeschnitten sind. Insgesamt sind auf der Oberseite 7 der Zelle 1 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 F i g. 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 t, 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 12 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 16.

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 Achszapfen 12 angeordnet ist. Am Achszapfen 17 ist axial fixiert und in der Horizontalen frei verschwenkbar ein zweiter Spannhalbring 18 gehaltert.

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 H^rizontallasche 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 20 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 27 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 18 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 zweiten Spannhalbring 18 ab. Die beiden Spannringhälften 14 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 Griffflüge! 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 Spannringshälften 14, 18 kann

ίο 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, 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.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Als Halterung und Verschluß dienende Vorrichtung für eine Hochdruck-Membrantestzelle, bei der ein Oberteil und ein Unterteil mit abgeformten Keilflanschen durch einen ein komplementär ausgebildetes Trapezringprofil aufweisenden zweiteiligen Spannring mit tangentialer Schraubverspannung dichtend gegeneinander zwingbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein das Oberteil (1) tragender, ortsfest am Arbeitsplatz gehaltener Horizontalträger (5) am Oberteil (1) der Zelle angreifend befestigt ist, 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) 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) angeformlen 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) einstückig angeformt ist.