DE2752792C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Reinigungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Gemäß dem Stand der Technik, der US-PS 36 23 610, ist bereits eine Reinigungsvorrichtung bekannt, bei der scheibenförmige, im Stapel angeordnete durch Spannteile zusammengehaltene Membranpackungen sowie zwischen diesen angeordnete Dichtungen und Durchlässe zur Abführung des Konzentrates und des Filtrates, vorgesehen sind.

Die Randteile der Membranpackungen befinden sich entsprechend dem Stand der Technik nicht zwischen inneren Dichtungsscheiben und die Außenteile der Dichtungen sind derart ausgebildet, daß diese nicht direkt aufeinanderpreßbar sind.

Bei Erschütterungen bzw. Vibrationen und hohen Drücken während des Betriebs besteht bei einer Reinigungsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik daher die Möglichkeit des Austritts von Flüssigkeit, worauf dann die Membranpackungen unter Anlegen eines entsprechend hohen Druckes zusammengepreßt werden müßten.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher in der Schaffung einer Reinigungsvorrichtung, deren Dichtungssatz auch bei Vibrations- und hohen Druckbelastungen zuverlässig zusammengehalten wird, wobei der hierzu auf die Dichtungen erforderliche hohe Druck weitgehend unabhängig vom Zusammendrücken der Membranpackungen aufgebaut werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1. Vorzugsweise Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Gemäß der Erfindung wird eine Reinigungsvorrichtung geschaffen, bei der die Dichtungen unter eine höhere Druckbelastung als die Membranpackungen gebracht werden können.

Die Erfindung soll anhand der Zeichnungen erläutert werden. Dabei zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der Reinigungsvorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt an der Linie 2-2 der Fig. 1,

Fig. 3 die Perspektive eines Teils der Vorrichtung nach Fig. 2,

Fig. 4 die Vergrößerung eines Teils der Vorrichtung nach Fig. 2 und

Fig. 5 einen Schnitt von der Linie 5-5 der Fig. 4.

Fig. 1 zeigt die Reinigungsvorrichtung 10 mit einem Einlaß 12 für die zugeführte Flüssigkeit, z.B. unreines Wasser aus einer Pumpe 14, mit einem Auslaß 16 für durchgelassene Flüssigkeit, durch den das durchgelassene oder Frischwasser erhalten wird und mit einem Konzentratauslaß 18, durch den ein Konzentrat wie ganz verschmutztes Wasser abgegeben wird. Die Vorrichtung enthält einen Rotor 20, der an einer Achse 22 von einem Motor 24 gedreht wird.

Nach Fig. 2 enthält der Rotor 20 Membranpackungen 26 mit Randteilen 26 p, die durch Dichtungen 28 voneinander getrennt sind, und mit Nabenteilen 26 h, die durch einen Satz Trennstücke 30 voneinander getrennt sind. Die Flüssigkeit, die am Einlaß 12 eintritt, geht durch axiale Rillen 32 der Trennstücke hindurch und in die Zwischenräume 34 zwischen den Membranpackungen. Nach Fig. 4 enthält jede Membranpackung zwei Membranen 36 und 38 und zwischen diesen einen Träger 40. Dieser dargestellte Träger enthält zwei Blatt Filterpapier 42 und 44 und ein mittleres Blatt aus geprägtem Kunststoff. Unter Druck stehendes Frischwasser kann (durch Filterung oder Umkehrosmose) die Membrane 36 oder 38 durchdringen und durch den Träger 40 radial nach außen zur Randkante 48 der Packung fließen. Die Flüssigkeit kann dann durch die Schlitze 50 in den Dichtungen radial nach außen fließen, wo die durchgelassene Flüssigkeit von einer Schale 52 (Fig. 2) aufgefangen wird. Die zugeführte Flüssigkeit, die die Membranpackungen nicht durchdringen kann, geht durch ausgerichtete Löcher 54 in den Packungen zu einer oberen Platte 56 des Rotors und dann durch den Konzentratauslaß 18 nach außen.

Die Dichtungen 28 müssen außer dem Trennen der Randteile der Membranpackungen mehreren verschiedenen Zwecken dienen. Die Dichtungen müssen als zuverlässige Schale dienen, die trotz der raschen Umdrehung, der Vibrationen und der hohen Drücke des unter Druck stehenden, vom Dichtungssatz aufgenommenen Wassers intakt bleiben. Die Dichtungen müssen auch gegenüber den Randteilen 26 p der Membranpackungen dicht sein, um ein Austreten von zugeführter Flüssigkeit zu verhindern, die sich im Raum 34 zwischen Membranpackungen befindet, auch wenn diese Flüssigkeit unter hohem Druck von z.B. 28 kg/cm² steht. Eine ausgeflossene zugeführte Flüssigkeit würde die durchgelassene Flüssigkeit verunreinigen, die die Außenseite des Rotors nur durch Hindurchgeben durch die Membranpackungen erreicht hat. Die Dichtungsfunktion muß ohne Anlegen von übermäßig hohen Druckkräften auf die Membranpackungen ausgeführt werden, da diese leicht beschädigt werden können.

Nach der Erfindung besteht jede Dichtung 28 aus einem Ring mit einer flachen Bodenfläche 60 und mit einer Fläche 62, die mehrere verschiedene Gebiete unterschiedlicher Höhen über der Bodenfläche 60 aufweist. Diese Gebiete bestehen aus einem radial äußeren Abschnitt 64, einem radial inneren Abschnitt 66 und radialen Zwischenabschnitten 68 und 70. Die Dichtungen werden mit den Membranpackungen, die in den äußeren Abschnitten 64 liegen, so zusammengefaßt, daß die radial äußeren Abschnitte 64 der Dichtungen gegeneinander liegen. Nachdem ein Satz von vielleicht einigen hundert Dichtungen zusammengefaßt ist, wird der Satz mit einer Stahlplatte 72 zwischen jeder Gruppe von etwa 40 Dichtungen zwischen zwei Endplatten 56 und 74 von etwa achtzehn gleichmäßig verteilt angeordneten Schrauben 76 zusammengehalten.

Der radial äußere Abschnitt 64 jeder Dichtung verläuft entlang dem Dichtungsrand, wobei mehrere kleine Schlitze 50 (Fig. 3) vorgesehen sind, die die durchgegangene Flüssigkeit ausfließen lassen. Jede Dichtung besitzt an ihrer unteren Fläche (Fig. 4) mehrere Vorsprünge 78, die in entsprechende Löcher in der oberen Dichtungsfläche aufgenommen werden, um die Dichtungen genau zueinander auszurichten und um sicher zu stellen, daß die Schlitze 50 ausreichend dicht halten, damit die Dichtungen an ihren äußeren Abschnitten 64 mit einem Druck von etwa 70 atü gegeneinanderdrücken, der auf etwa 28 kg/cm² herabgesetzt wird, wenn der Rotor eine unter einem Druck von etwa 28 kg/cm² stehende Flüssigkeit enthält. Der hohe Druck der Dichtungen aufeinander läßt diese durch Reibung sicher zusammenhalten, ohne daß hierfür Schweißen oder Kleben notwendig wäre.

Die Dichtwirkung der Dichtungen 28 gegenüber den Randteilen 26 p der Membranpackungen erfolgt am inneren Abschnitt 66 jeder Dichtung. Der verhältnismäßig schmale Abschnitt 66 ermöglicht es, einen hohen Druck an die Membranpackungen 26 zur Abdichtung der Flüssigkeit anzulegen, ohne daß das Anlegen übermäßig hoher Druckkräfte an den Dichtungssatz erforderlich ist. Der Abstand D zwischen den inneren und den äußeren Abschnitten 66 und 64 ist mehrfach größer als die Durchschnittsdicke des Dichtungsteils 80, das die beiden Abschnitte miteinander verbindet. Dadurch kann sich das verbindende Gebiet 80 etwas biegen, so daß der radial innere Abschnitt 66 sich auf- oder abbewegen kann, um Membranpackungen verschiedener Dicken aufzunehmen. Beispielsweise kann sich die Dicke der Dichtungen an den Abschnitten 64 und 66 bis zu 25 Mikron verändern, während sich die Dicke jeder Dichtung 28 um ein vieles mehr ändern kann. Wenn die übermäßig dicke Membranpackung durch den inneren Abschnitt 66 auf eine gegebene Dicke zusammengedrückt wird die nur für dünnere Membranpackungen geeignet ist dann kann die dickere Membranpackung von diesem Abschnitt geschnitten werden. Andererseits kann, wenn der radial innere Abschnitt dünner ist, eine Membranpackung, die viel dünner als normal ist, vom inneren Abschnitt stark genug gepreßt werden, um eine gute Dichtung zu ergeben, die ein Ausfließen von zugeführter Flüssigkeit verhindert. Statt dessen können die inneren Abschnitte der Dichtungen leicht nach oben oder unten gebogen werden, so daß sie Membranpackungen verschiedener Dicken aufnehmen können und so an alle Membranpackungen etwa gleiche Drücke legen.

Der höhere radiale Zwischenabschnitt 68, der unmittelbar außerhalb des inneren Abschnitts 66 liegt, besitzt eine Höhe, durch die er nur mäßig das anliegende Membranpackungsgebiet zusammendrückt. Dieser Zwischenabschnitt 68 dient dazu, eine große Fläche gemäßigten Drucks gegen die Membranpackungen zu legen, die ausreichend Reibung aufweisen, um die Membranpackungen in ihrer Lage zu halten. Dieser über die breite Fläche des Zwischenabschnitts 68 verteilte Druck ist erwünscht, weil die Membranpackungen nur teilweise elastisch sind, so daß ein guter Reibkontakt am besten durch Anlegen von Kontakt über ein breites Gebiet der Packung gehalten wird. Der Zwischenabschnitt 70, der eine geringe axiale Dicke aufweist, dient zur Druckfreigabe an der Membranpackung, so daß mehr Druck den gehobenen Zwischenabschnitt 68 von größerer axialer Dicke angelegt werden kann.

Bei einer Reinigungsvorrichtung werden Dichtungen 28 von 100 mm Außendurchmesser verwendet, die eine axiale Dicke des äußeren Abschnitts A von 3,7 mm eine des inneren Abschnitts B von 2,6 mm, eine axiale Dicke C des gehobenen Zwischenabschnitts von 2,25 mm und eine axiale Dicke E des Zwischenabschnitts von 1,75 mm aufweisen. Die Durchschnittsmembranpackung besitzt nicht zusammengedrückt eine Dicke F von 1,75 mm und zusammengedrückt von 1,21 mm am Innenteil 66. Beim Herstellen der Dichtung muß diese an den Ecken 82 und 84 sorgfältig abgerundet werden, um ein Schneiden der Membrane zu vermeiden. Die Dichtungen werden aus Kunststoff mit einem Young-Modul von etwa 50 000 kg/cm² hergestellt. Das Filterpapier der Membranpackungen und somit diese selbst besitzen ein scheinbares Young-Modul von etwa 280 kg/cm² bei einer Belastung von 28 kg/cm² und sind deshalb viel weniger steif als die Dichtungen.

Die Erfindung liefert eine Reinigungsvorrichtung mit Dichtungen zum Trennen ihrer Membranpackungen und zur Schaffung eines sicheren Behälters mit Dichtwirkung für die zugeführte Flüssigkeit, die an die Membranpackungen gelegt wird. Dies geschieht durch die Verwendung von Dichtungen mit radial äußeren Abschnitten, die gegeneinander anliegen, ohne daß Membranpackungen zwischen ihnen liegen und dadurch gewährleisten, daß die Dichtungen zuverlässig zusammengehalten werden, während sich ein Behälter ergibt, der seitlich beim Drehen auftretenden Vibrationsbelastungen standhalten kann. Die Dichtungen haben radial innere Abschnitte, die an den Flächen der Membranpackungen anliegen und sie abdichten, so daß die Teile der Dichtungen nicht in einer Ebene mit den äußeren Abschnitten liegen, die den hohen Druck aushalten müssen, der die gute Funktion der Dichtungen gewährleistet. Die inneren Abschnitte der Dichtungen liegen vorzugsweise in einem Abstand von den äußeren Abschnitten, wobei ein längliches Zwischengebiet 80 diese beiden verbindet, damit die Dichtungsteile sich leicht auf und ab bewegen können. Der radial innere Abschnitt 66 ist vorzugsweise schmal, um die Dichtungskräfte zu konzentrieren. Der Zwischenabschnitt 68 dient vorzugsweise zum mäßigen Zusammenpressen der Membranpackungen und so zum Erhalten einer hohen Reibung, die ein Verschieben der Packungen verhindert.

Claims (4)

1. Reinigungsvorrichtung mit scheibenförmigen, im Stapel angeordneten durch Spannteile zusammengehaltenen Membranpackungen sowie zwischen diesen angeordneten Dichtungen und Durchlässen zur Abführung des Konzentrates und des Filtrates, dadurch gekennzeichnet, daß jede Dichtung (28) einen radial äußeren Abschnitt (64) besitzt, der die Membranpackungen (26) umgibt und die in dem Stapel gegeneinanderliegen, sowie einen radial inneren Abschnitt (66) zwischen jeweils zwei benachbarten Membranpackungen (26) zur Trennung dieser, daß radiale Zwischenabschnitte (68, 70) integral mit und zwischen den radial äußeren (64) und den radial inneren (66) Abschnitten ausgebildet sind, die eine axiale Dicke aufweisen, die geringer ist als die der radial äußeren und der radial inneren Abschnitte (64, 66), daß die Dicke der radial inneren Abschnitte (66) geringer ist als die Dicke der radial äußeren Abschnitte (64), aber groß genug ist, um dicht an den Membranpackungen (26) anzuliegen zur Bildung einer Flüssigkeitsdichtung, die ein radiales Ausströmen der zwischen benachbarten Membranpackungen (26) befindlichen Flüssigkeit verhindert, daß in den radial äußeren Abschnitten (64) Schlitze (50) zur radialen Abführung des Filtrates und in den Membranpackungen (26) zueinander ausgerichtete, eine axiale Abführung des Konzentrates ermöglichende Löcher (54) vorgesehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Zwischenabschnitt (68) mindestens doppelt so lang wie dick ist, wodurch der Zwischenabschnitt (68) zur Aufnahme von Membranpackungen (26) verschiedener Dicke leicht gebogen werden kann.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Zwischenabschnitt (68, 70) eine radiale Länge aufweist, die mindestens der doppelten Durchschnittsdicke des Zwischenabschnitts (68, 70) entspricht, wodurch der radiale Zwischenabschnitt (68, 70) leicht gebogen werden kann, um Membranpackungen verschiedener Dicken zwischen den Innenstückteilen aufzunehmen.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungen (28) so konstruiert sind, daß sie einen Abstand voneinander am Zwischenabschnitt (68) aufweisen, der näher zusammenliegt als die nicht zusammengepreßte Dicke einer jeder anliegenden Membranpackung, so daß die Membranpackungen an den Zwischenabschnitten (68) teilweise so zusammengepreßt sind, daß sich ein guter Reibkontakt ergibt.