DE2823653A1

DE2823653A1 - Vorrichtung zur dichten befestigung von halb durchlaessigen membranen

Info

Publication number: DE2823653A1
Application number: DE19782823653
Authority: DE
Inventors: Jacques Foucras; Georges Rodet
Original assignee: Rhone Poulenc Industries SA
Current assignee: Rhone Poulenc Industries SA
Priority date: 1977-06-02
Filing date: 1978-05-30
Publication date: 1978-12-07
Also published as: DE2823653C2; FR2392696A1; GB1589119A; FR2392696B1; NL186492B; JPS542278A; DK151615B; IT7823921A0; JPS577524B2; DK151615C; DK237678A; NL7805811A; BE867637A; US4165082A; IT1094857B; NL186492C

Description

Vorrichtung zur dichten Befestigung von halb durchlässigen Membranen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur dichten Befestigung von halb durchlässigen Membranen auf den Halteplatten einer mit selektiver Permeabilität arbeitenden Trennvorrichtung.

Mit selektiver Permeabilität arbeitende Trennvorrichtungen für Fluid sind insbesondere durch die SR-PS 2 127 155 und deren Zusatz 2 141 417 bekannt. Diese Vorrichtungen enthalten Unteranordnungen, die insbesondere aus der Nebeneinanderanordnung einer gewissen Anzahl von Halteplatten für Membranen bestehen, wobei das zu behandelnde Fluid,im allgemeinen eine Flüssigkeit, parallel zwischen den Membranen der aufeinanderfolgenden Halteplatten (einer Unteranordnung) zirkuliert, die im allgemeinen langgestreckte Durchtrittsöffnungen für das Fluid an ihren Enden haben. Das Fluid zirkuliert in Reihe von einer Unteranordnung zur anderen aufgrund von Zwischenplatten mit nur einer Öffnung an einem ihrer Enden. Das Fluid, das die Membranen durchquert hat, wird für jede Halteplatte gesondert an einem Abschnitt hiervon wiedergewonnen.

Für das dichte Halten der Membranen in Nähe der Durchtrittsöffnungen für das zu behandelnde Fluid jeder Halteplatte wurde in der FR-PS 2 165 042 eine Lösung vorgeschlagen. Diese Lösung besteht darin, daß die Membran an ihren Querenden in einer langgestreckten Öffnung in Nähe der Durchtrittsöffnung für das zu behandelnde Fluid durch eine abnehmbare Vorrichtung gehalten wird, die die Membran dicht an der Innenwand der Durchtrittsöffnung hält. Es hat sich herausgestellt, daß diese abnehmbare Vorrichtung unter gewissen Betriebsbedingungen der

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Trennvorrichtung, insbesondere bei hohen Zirkulationsgeschwindigkeiten des zu behandelnden Fluids, vorteilhaft durch eine vorzugsweise kreisförmige Vorrichtung ersetzt werden konnte, in deren Mitte das zu behandelnde Fluid zirkuliert. Eine derartige Vorrichtung zur dichten Befestigung von Membranen an einer Halteplatte ist bereits bekannt, hat aber den Nachteil, daß sie ihrerseits nicht an einem Plattenhalter befestigt ist. Dies erfordert, daß die angrenzenden Vorrichtungen zweier aufeinanderfolgender Halteplatten beispielsweise durch am Umfang verlaufende Nocken oder Überdicken miteinander in Berührung stehen, die bewirken, daß die Membranen nur im Augenblick der Verspannung der Trennvorrichtung dicht an den Halteplatten gehalten werden. Diese Ausführungsform der Befestigungsvorrichtung der Membranen ermöglicht folglich eine dichte Befestigung der Membranen an jeder gegenüberliegenden Seitenfläche und um die Durchtrittsöffnung für das zu behandelnde Fluid einer Halteplatte nur im Augenblick des Verspannens der Trennvorrichtung selbst. Diese Ausführungsart der Befestigungsvorrichtungen hat auch den Nachteil, daß sie die Abdichtung der Membranen an jeder Halteplatte von der Verspannung der Trennvorrichtung selbst abhängig macht, wobei diese Verspannung ebenfalls die Umfangsabdichtung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Halteplatten für Membranen gewährleisten

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung zur dichten Befestigung von Membranen an jeder Halteplatte einer Trennvorrichtung mit selektiver Permeabilität, wobei die Befestigungsvorrichtung die Nachteile der bisherigen Befestigungsvorrichtungen nicht aufweist.

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur dichten Befestigung von halb durchlässigen Membranen an jeder gegenüberliegenden Seitenfläche und um jede Durchtrittsöffnung für zu behandelndes Fluid einer Halteplatte für Membranen einer mit

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selektiver Permeabilität arbeitenden Trennvorrichtung, insbesondere mit Halteplatten, die an jedem Ende wenigstens eine Durchtrittsöffnung für zu behandelndes Fluid aufweisen, wobei die Vorrichtung sich auszeichnet durch zwei Ringe, die aneinander befestigt werden, nachdem sie in der Durchtrittsöffnung der Halteplatte durch axiale Annäherung angeordnet wurden, bis ein Rand jedes Rings die Membranen auf jede Seitenfläche der Halteplatte dicht preßt.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Halteplatte für Membranen, die die

Vorrichtung nach der Erfindung ausrüsten soll;

Fig. 2 einen Schnitt II-II von Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt III-III an der Halteplatte

von Fig. 1, wobei Fig. 3 ebenfalls im einzelnen jeden Ring der Vorrichtung vor seinem Einbau an der Halteplatte zeigt;

Fig. 4 den Einbauvorgang einer Vorrichtung nach

der Erfindung;

Fig. 5-8 Ausführungsvarianten einer Vorrichtung nach

der Erfindung.

Eine Halteplatte, an der die Vorrichtungen nach der Erfindung Membranen dicht befestigen können, ist in Fig. 1 und 2 als Beispiel dargestellt. Eine im allgemeinen langgestre^r-cte derartige Platte 1 enthält an jedem Ende wenigstens eine Durchtrittsöffnung 2 für ein zu behandelndes Fluid. Im Fall von Fig. 1 enthält die Platte 1 in ihrem oberen Teil zwei öffnungen

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2, während sie in ihrem unteren Teil nur eine Öffnung 2 enthält. Selbstverständlich können die von der Erfindung ausgerüsteten Halteplatten dieselbe Anzahl von Öffnungen 2 an jedem Ende aufweisen. Zwischen den Öffnungen 2 jedes Endes der Platte befindet sich eine Wanne 3 oder Zone mit Rillen 5> die senkrecht zur Längsachse 4 der Halteplatte 1 verlaufen und deren Querschnitt im allgemeinen dreieckig ist, vergl. Fig. Die Rillen 5 jeder Wanne werden durch eine Membran bedeckt und dienen insbesondere zur Zirkulation des Fluids, im allgemeinen eine Flüssigkeit, die die halb durchlässigen Membranen durchquert hat. Dieses Fluid wird in jeder Wanne 3 durch wenigstens eine Längsnut 6 gesammelt, die mit jeder Rille 5 in Verbindung steht, wobei jede Längsnut 6 ebenfalls in Verbindung mit einem in der Platte 1 befindlichen Kanal 7 steht, der die Entleerung des Fluids zur Außenseite der Platte 1, beispielsweise über eine Rohrleitung 8, ermöglicht. Wie in der FR-PS 2 141 417 beschrieben, werden zwei aufeinanderfolgende Halteplatten 1 vorzugsweise durch einen Dichtrahmen im gegenseitigen Abstand gehalten, der die Umfangsdichtung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Halteplatten und auch die Dicke der zu behandelnden Fluidschicht zwischen den Membranen zweier Halteplatten herstellt. Die in Fig. 1 und 2 gezeigte Halteplatte enthält an jeder Seitenfläche eine gegebenenfalls unterbrochene Umfangsnut 9, in der sich eine entsprechende Überdicke des die beiden Halteplatten trennenden Dichtrahmens positioniert. Dies gewährleistet eine bessere Positionierung und ein besseres Halte des Dichtrahmens gegenüber der Wirkung des zu behandelnden Fluids, das unter Druck in der Trennvorrichtung zirkuliert. Der Dichtrahmen ist in Fig. 1 nicht gezeigt, jedoch zeigen die gestrichelten Linien 10a und 10b seine Positionierung auf der Halteplatte, wonach die Außenkontur des Dichtrahmens etwa dieselben Abmessungen wie diejeni^/in der Kontur der Halteplatte hat (Linie 10b), während seine Innenkontur etwa der Breite der Wanne entspricht und in Nähe der Öffnungen 2 verläuft (Linie 10a). Auf einer Halteplatte gemäß

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Fig. 1 und 2 hat die nicht gezeigte Membran eine Kontur, die etwa derjenigen der Nut 9 entspricht, und Öffnungen, die den Durchtrittsöffnungen 2 des zu behandelnden Fluids entsprechen. Im allgemeinen sind die Membranen so zugeschnitten, daß sie in Nähe der Öffnungen 2 auf einer Fläche 11 einer Umfangsabschrägung ruhen, die vorteilhaft an Jeder Seitenflache der Halteplatte vorgesehen ist. Aussparungen 12 im oberen Teil der Halteplatte 1 entsprechen einer Halteeinrichtung für die Halteplatten, die in der Trennvorrichtung im allgemeinen senkrecht verwendet werden. Die Rohrleitung 8 für das Fluid, das die Membranen durchquert hat, befinden sich dann vorteilhaft am unteren Teil jeder Halteplatte. Die oben beschriebene Halteplatte 1 entspricht einer bevorzugten Ausführungsform einer derartigen Platte, die die Vorrichtung nach der Erfindung, im folgenden beschrieben, ausrüsten kann. Bei der Ausführungsform dieser Halteplatte 1 befindet sich die Membran somit etwa stets in derselben Ebene, insbesondere auf der Wanne 3 und am Umfang der Halteplatte. In gewissen Fällen können jedoch die beiden aufeinanderfolgenden Halteplatten nicht durch einen Dichtrahmen getrennt werden, der dann durch eine Umfangsdicke ersetzt ist, die wenigstens an einer der beiden aufeinanderfolgenden Halteplatten vorgesehen ist. Diese Ausführungsform der Halteplatten hat jedoch den Nachteil, daß wenigstens eine der beiden Membranen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Halteplatten sich nicht in derselben Ebene auf der Wanne 3 und am Umfang der Halteplatte befindet. Dies kann eine Faltenbildung der Membran nach sich ziehen, die die Abdichtung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Halteplatten erschwert und gegebenenfalls schlecht umspülte tote Zonen am Umfang der Membranen erzeugt. Diese Ausführungsform der Halteplatten kann andererseits lokale Dehnungen der Membran in Nähe der die Membran haltenden, am Umfang verlaufenden Überdicken nach sich ziehen.

Es sei ebenfalls angegeben, daß die oben beschriebene Wanne

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3 einer besonders vorteilhaften Ausführungsform entspricht, und zwar bei Verwendung von halb durchlässigen Membranen mit guter mechanischer Widerstandsfähigkeit, z.B. von Membranen, die von einem Raster oder einem Vlies gehalten werden. Im Fall von brüchigeren Membranen kann jedoch vorgesehen sein, daß sie nicht unmittelbar auf den Rillen 5 ruhen, sondern auf einem porösen Halter. Es wird dann vorteilhaft eine derartige Tiefe der Wanne vorgesehen, daß die Seite des porösen Trägers, auf dem die Membran ruht, sich in derselben Ebene befindet, wie diejenige des Umfangs der Wanne.

Die Öffnungen 2 der Platte 1 sind kreisförmig dargestellt, was einer bevorzugten Ausführungsform entspricht. Diese Öffnungen 2 können aber gegebenenfalls elliptisch sein oder andere Formen, z.B. quadratische oder rechteckige mit abgerundeten Ecken, haben.

Fig. 3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung

13 zur dichten Befestigung von halb durchlässigen Membranen

14 an jeder Seitenfläche einer Halteplatte 1, etwa der vorhergehend beschriebenen. Die Vorrichtung 13 enthält einen eindringenden Ring 15 und einen aufnehmenden Ring 16, die in der Durchtrittsöffnung 2 für das zu behandelnde Fluid ineinandergesteckt sind. Links in Fig. 3 ist der eindringende Ring 15 und rechts der aufnehmende Ring 16 vor ihrem Einsetzen an der Halteplatte 1 gezeigt. Die beiden Ringe 15 und 16 haben einen kreisförmigen Querschnitt. Alle beide enthalten einen zylindrischen Teil 17 und 18 und einen am Umfang verlaufenden Rand 19. Die Innenfläche 20 des Rands 19 jedes Rings

15 und 16 enthält vorteilhaft wenigstens eine in Umfangsrichtung verlaufende Überdicke 21 nach Art eines Grads (eine kleine feine durchlaufende Rippe geringer Höhe), die die Membranen 14 auf die Flächen 11 der Erweiterungen der Halteplatte 1 während der Befestigung der Ringe an der Halteplatte 1 drückt. Die Innenflächen 20 der Ränder 19 bilden vorteilhaft

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mit einer zur Achse A jedes Rings 15 und 16 senkrechten Ebene einen Winkel, der kleiner als derjenige der Fläche 11 der Erweiterung der Halteplatte 1 mit einer zur Achse B der Öffnung 2 senkrechten Ebene ist. Die Achsen A und B fallen im allgemeinen zusammen, wenn die Vorrichtung 13 an der Halteplatte angebaut wird. Die Differenz aus diesen Winkeln kann somit 0,5 bis 5° und vorzugsweise 1 bis 3° betragen. Die Ringe 15 und 16 sind gemäß Fig. 3 so ausgelegt, daß nach ihrer Befestigung an der Halteplatte 1 die Außenflächen 22 ihrer Ränder 19 sich etwa in derselben Ebene wie diejenige der Membranen 14 an den Scheiteln der Rillen in den Wannen 3 befinden zur größtmöglichen Vermeidung von Druckverlusten für das Fluid, das unter Druck in Berührung mit den Membranen 14 zirkuliert, die sich zwischen zwei aufeinanderfolgenden Halteplatten 1 befinden. Hierzu ist die Länge des eindringenden Rings 15 zwischen seiner Außenfläche 22 am Ring 19 und seiner Fläche 43 am anderen Ende seines zylindrischen Teils 17 etwa identisch mit der Dicke der von den Membranen bedeckten Halteplatte 1. Die Länge des zylindrischen Teils 18 des aufnehmenden Rings ist vorteilhaft so groß, daß, wenn die beiden Ringe 15 und 16 die Membranen 14 dicht an der Halteplatte 1 befestigen, ein minimales Spiel bei 29 besteht, vergl. Fig. 3· Der Außendurchmesser 23 des zylindrischen Teils 18 des aufnehmenden Rings 16 ist vorteilhaft etwa identisch mit dem Durchmesser der Öffnung 2 der Halteplatte 1, damit sich der Ring 16 frei verschieblich in der Öffnung 2 zentrieren kann. Der Innendurchmesser 24 des aufnehmenden Rings 16 endet in Nähe der Außenfläche 22 des Rands 19 in einer Äbschrägung 25· Der Außendurchmesser 16 des zylindrischen Teils 17 des eindringenden Rings 15 ist vorteilhaft sehr geringfügig größer als der Innendurchmesser 24 des aufnehmenden Rings 16 in der Weise, daß bei ihrem Einbau an der Halteplatte 1 die Ausübung einer gewissen Kraft erforderlich ist, um die Ringe 15 una 16 beispielsweise mittels einer Presse einzubauen. Der eindringende Ring 15 weist eine am Umfang verlaufende Lippe 27 auf, die im

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Augenblick ihres Einbaus an der Halteplatte 1 in die Abschrägung 25 des aufnehmenden Rings 16 verstemmt wird und somit eine gegenseitige Verriegelung der Ringe 15 und 16 gewährleistet. Die Lippe 27 kann nach ihrem Verstemmen oder im Augenblick ihres Verstemmens in der Abschrägung 25 des aufnehmenden Rings 16 hei gesiegelt werden. Der Innendurchmesser 28 des aufnehmenden Rings 15 entspricht dem Durchtrittsdurchmesser des zu behandelnden Fluids, wenn die Vorrichtung 13 nach der Erfindung in die Öffnung 2 einer Halteplatte 1 eingebaut ist.

Zum Einbau der oben beschriebenen und in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung 13 an einer Halteplatte 1 wird im allgemeinen in folgender Weise vorgegangen. Zunächst wird eine Hilfsplatte 30 genommen (vergl. Fig. 4), deren Abmessungen etwa derjenigen der Halteplatte 1 entsprechen, die mit Vorrichtungen 13 ausgerüstet werden soll. Durch den oben beschriebenen Einbauvorgang wird eine Halteplatte gleichzeitig mit allen Vorrichtungen 13 ausgerüstet, die von ihren Durchtrittsöffnungen 2 für das zu behandelnde Fluid benötigt werden. Die Hilfsplatte 30 enthält vorteilhaft an ihrem Umfang eine nicht gezeigte Positioniereinrichtung für die Halteplatte 1 und auf ihrer Fläche, die sich in unmittelbarer Nähe mit der Halteplatte befinden soll, geringe Überdicken 31 an den DurchtrittsÖffnungen 2 der Halteplatte 1. Die Überdicken 31 sind vorzugsweise kreisförmig und haben vorteilhaft dieselben Abmessungen wie diejenigen der Außenfläche 23 des zylindrischen Teils eines aufnehmenden Rings 16. Auf jeder Überdicke 31 wird ein aufnehmender Ring 16 angeordnet, wonach eine Membran 14 angeordnet wird, die vorher so beschnitten wurde, daß sie insbesondere auf der Innenfläche 22 des Rands 19 jedes aufnehmenden Rings 16 ruht. Die Halteplatte 1 wird dann gemäß Fi". 4 auf der Hilfsplatte 30 um den zylindrischen Teil jedes aufnehmenden Rings 16 herum angeordnet. Auf die andere Seitenfläche der Halteplatte 1 wird eine wie oben vorher beschnittene Mem-

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bran 14 gelegt. Danach wird auf jedem aufnehmenden Ring 16 ein eindringender Ring 15 angeordnet, in dessen Innendurchmesser 28 sich ein Element 32 mit einem zentralen Kanal 33 befindet, das die Zentrierung des eindringenden Rings 15 durch eine mit der Hilfsplatte 30 fest verbundene zylindrische Achse 34 gewährleistet. Das Element 32 enthält einen zylindrischen Teil 46, der sich im Innendurchmesser 28 des eindringenden Rings 15 befindet (vergl. Fig. 4), wobei dieser zylindrische Teil 46 von einem weiteren Teil 47 mit größerem, z.B. zylindrischem Querschnitt gefolgt wird, und die Stirnseite 49 des Teils 47 eine Überdicke 48 aufweist, die auf der Außenfläche 22 des Rands 19 des eindringenden Rings 15 ruht. Die Überdicke 48 ist vorteilhaft zylindrisch und hat denselben Querschnitt wie derjenige des Außendurchmessers 26 des eindringenden Rings 15· Für die endgültige Anbringung der Vorrichtungen 13 wird die erhaltene obige Anordnung (bestehend aus Hilfsplatte 30, Halteplatte 1, Ringen 15,16, Membranen 14 und Elementen 32) unter die Platten 35 und 36 einer Presse gebracht, die unter der Wirkung einer gegebenen Kraft die einbringenden Ringe 15 den aufnehmenden Ringen 16 und in diese hinein nähert, bis die Überdicken 21 der Innenfläche 20 des Rands 19 jedes Rings 15 und 16 sich dicht auf die Membranen 14 an jeder Fläche der Erweiterungen der Halteplatte legen. Am Vcrschubende jedes eindringenden Rings 15 kommt dessen Lippe 27 in Anlage an der Überdicke 31 der Hilfsplatte 30 und positioniert sich somit in der im aufnehmenden Ring 16 vorgesehenen Abschrägung 25. Es verbleibt nurmehr,die oben definierte Anordnung von den Platten 35 und 36 der Presse zu entfernen, jedes Element 32 herauszunehmen und die Halteplatte 1 von der Hilfsplatte 30 abzuheben. Die Halteplatte 1 ist somit mit Vorrichtungen 13 zur dichten Befestigung der Membranen ausgerüstet, was in Fig. 3 für eine Halteplatte gezeigt ist.

Die Vorteile der Vorrichtung 13 zur Befestigung der Membranen nach Fig. 3 sind zahlreich. Die Vorrichtungen 13 können auf

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einfache, sichere und gleichzeitige Weise an einer Halteplatz te 1 angebracht werden, was oben bei dem beispielsweise beschriebenen Vorgehen gezeigt wurde, das völlig automatisch sein kann. Die Vorrichtungen 13 bestehen im allgemeinen aus einem starren makromolekularen Material und vorteilhaft aus Spritzguß. Dies ermöglicht gegebenenfalls die Herstellung der Halteplatten 1 und der Ringe 15 und 16 aus demselben Material. Die Außenflächen 22 der Ränder 19 jedes Rings 15 und 16 befinden sich etwa in derselben Ebene wie die Ebenen der Membranen 14 auf den Wannen 3* Dies bedingt einen minimalen Druckabfall des zu behandelnden und unter Druck stehenden Fluids an diesen Stellen. Die Vorrichtung 13 bietet überdies den Vorteil, keinen Bereich oder keine Stelle aufzuweisen, die von dem unter Druck in Berührung hiermit zirkulierenden Fluid schlecht durchspült wird, d,h, genauer in Berührung mit den Außenflächen 22 der Ränder 19 und in Berührung mit der zylindrischen Innenwand 28 des eindringenden Rings 15. Diese Fehlen einer Stelle oder eines Bereichs, der vom zu behandelnden Fluid schlecht durchspült ist, ist insbesondere in dem Fall besonders vorteilhaft, in dem das Fluid &ine NährflUssigkeit oder biologische Flüssigkeit» beispielsweise Milch, ist. Dies ermöglicht überdies eine Reinigung der Trennvorrichtung mit mehreren Halteplatten auf sichere Weise, ohne daß sie zum einzelnen Waschen jeder Halteplatte zerlegt werden muß. Zum Waschen der Membranen der Halteplatten genügt es,(z.B. nach einem langen Gebrauch der Trennvorrichtung ), eine Waschflüssigkeit in der Trennvorrichtung unmittelbar zirkulieren z\x lassen.

Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung 13 nach der Erfindung ergibt sieh daraus, daß es möglich ist, zeitlieh das mögliche Fließen de,r Membranen aus ^UgI eichen »und daß somit eine gleichbleibende Abdichtung aufgrund der elastischen Verformung gewährleistet ist, der die Ränder 19 der Ringe unterliegen können, wenn ihr Au.ß^numfang; beim Einbau, jeder VerriQh.tu.ag an

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einer Halteplatte in Berührung mit den Membranen unter Druck gesetzt ist.

Als makromolekulare Materialien, die zur Ausführung der Ringe

15 und 16 verwendet werden können, sind beispielsweise zu nennen: NORYL 731 S(auf der Basis von Phenylenpolyoxid) der Firme General Electric, UDEL P 1710 (auf der Basis von PoIysulfon) von der Firma Union Carbide und das Polyamid TECHNYL von der Firma RHONE-POULENC.

Die Vorrichtung 13 kann Fig. 3 kann Gegenstand zahlreicher Varianten sein. Die Vorrichtung kann beispielsweise zwei Ringe 15 und 16 enthalten, die sich durch einfaches Gleiten anstatt durch Einpressen wie vorher ineinander fügen. Sind diese beiden Ringe einmal an der Halteplatte 1 befestigt, so können sie an der in der Abschrägung 25 des aufnehmenden Rings

16 verstemmten Lippe 27 einer Heißsiegelung unterliegen. Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung 13 nach der Erfindung. Diese Vorrichtung enthält wie diejenige nach Fig. 3 einen eindringenden Ring 15 und einen aufnehmenden Ring 16, die unter der Wirkung eines gewissen Drucks ineinandergefügt sind, wobei aber die Außenfläche 26 des eindringenden Rings 15 und die Innenfläche 24 des aufnehmenden Rings 16 als Besonderheit senkrecht zu ihrer Längsachse verlaufende kreisförmige Rillen 27 enthalten. Diese Rillen 27 gewährleisten eine Verriegelung der Ringe 15 und 16 nach ihren Einsätzen an einer Halteplatte und gewährleisten außerdem eine dichte Verbindung zwischen den Ringen, was Jegliche Möglichkeit des Einsickerns des unter Druck stehenden Fluids zwischen die beiden Ringe 15 und 16 verhindert. Selbstverständlich können die Vorrichtung 13 nach Fig. 5 und diejenigen nach Fig. 13 am eindringenden Ring 15 eine in Umfangsrichtung verlaufende Lippe 27 aufweisen, die in eine am aufnehmenden Ring 16 vorgesehene Abschrägung 25 verstemmt werden kann. Die Lippe 27 kann überdies im Augenblick ihres Verstem-

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mens am aufnehmenden Ring 16 heiß gesiegelt werden. Als zusätzliche Sicherheit bei der dichten Befestigung der Ringe aneinander kann es vorteilhaft sein, wenigstens in einige Rillen 37 vor dem unter Druck erfolgenden Zusammenbau der Ringe 15 und 16 etwas Klebstoff einzubringen.

Fig. 6 zeigt als Variante eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung 13 nach der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform sind der eindringende Ring 15 und der aufnehmende Ring 16 nicht mehr anzutreffen, da die beiden Ringe 38 und 39 dieser Vorrichtung bezüglich ihrer Außenabmessungen im wesentlichen identisch sind. So sind die beiden Ringe 38 und 39, die beide Ränder 19 aufweisen, die vorteilhaft mit denjenigen der Vorrichtung nach Pig. 3 identisch sind, jeweils in Berührung mit dem zylindrischen Teil der Öffnung der Halteplatte 1 durch die'Außenfläche ihres zylindrischen Teils. Ist die Vorrichtung 13 einmal an der Halteplatte 1 befestigt, so zirkuliert das zu behandelnde Fluid in Berührung mit einer zylindrischen Innenfläche 40 jedes Rings 38 und 39. Die Befestigung der beiden Ringe 38 und 39 untereinander erfolgt z.B. durch vier Zapfen 41, die um 90° um die Längsachse des Rings 39 verteilt sind, und deren Enden in entsprechenden Aussparungen 42 des Rings 38 verstemmt werden, der vier Öffnungen für den Durchtritt der Zapfen 41 aufweisen. Nach dem Verstemmen in den Aussparungen können die Stifte 41 an der Außenseite des Rings 38 heißgesiegelt werden. Es ist vorteilhaft wenigstens eine dünne Umfangsdichtung 44 an einem der Ringe 38 oder 39 vorgesehen, die eine Abdichtung zwischen ihnen herstellt.

Fig. 7 zeigt? eine Vorrichtung 13 nach der Erfindung mit zwei im wesentlichen identischen Ringen 38 und 39, die im Augenblick ihres Einbaus an der Halteplatte 1 durch einen Umfangsreif 45 aneinander befestigt werden, der an einem der Ringe auf der Stirnfläche seines zylindrischen Teils in Nähe der entsprechenden Stirnfläche des anderen Rings vorgesehen ist.

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Dieser z.B. aus Kupfer bestehende Reif 45 wird durch Hochfrequenzinduktion erhitzt, während die beiden Ringe 38 und 39
gegeneinander gedrückt werden. Der Reif 45 läßt in seiner Nähe das die Ringe bildende Material deutlich schmelzen und verschweißt sie somit miteinander. Es genügt, die Ringe sich abkühlen zu lassen, während sie unter ausreichendem Druck gehalten werden, damit die Überdicken 21 der Ringe 38 und 39 die
Membranen 14 gut auf die Fläche 11 der Abschrägung der Halteplatte 1 drücken.

Fig. 8 zeigt eine weitere Ausfüh -ungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung zur dichten Befestigung von halb durchlässigen Membranen an einer Halteplatte. Bei dieser Ausführungsform befindet sich der am Umfang befindliche Rand 19 des aufnehmenden Rings 16 unmittelbar auf der Außenfläche des zylindrischen Teils 17 des eindringenden Rings 15- Die beiden Ringe 15 und 16 sind durch Kraftanwendung ineinander befestigt, wobei der eindringende Ring eü,ne verstemmbare Lippe 27 enthält, die im Augenblick des Zusammenbaus der beiden Ringe verstemmt wird, wie es bei der Vorrichtung nach Fig. 3 beschrieben wurde.

Wenn auch die Vorrichtungen 13 zur dichten Befestigung von
Membranen nach der Erfindung vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt haben und mit einer derartigen Form beschrieben
und dargestellt wurden, sei jedoch angegeben, daß die Ringe
gegebenenfalls einen ellipsenartigen, quadratischen oder rechteckigen Querschnitt mit abgerundeten Ecken haben können, wenn die entsprechende Öffnung 2 der Halteplatte 1 diese Form hat.

Beispiel

Eine Halteplatte 1 der in Fig. 1 und 2 beschriebenen Art mit zwei Öffnungen 2 an jedem Ende ist mit Vorrichtungen 13 nach Fig. 3 ausgerüstet. Die Halteplatte 1 hat eine Dicke von
5,5 mm, während der Durchmesser ihrer Durchtrittsöffnungen 2

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42 mm beträgt. Die verwendeten Membranen auf der Basis von sulfonierten! Polysulfon werden durch die Firme FlHONE-POULENC unter der Bezeichnung IRIS 3022 in den Handel gebracht. Sie haben eine Dicke von etwa 0,2 mm, einen äußeren Beschnitt, der etwa der Kontur der Nut 9 der Halteplatte 1 entspricht, und innere Ausschnitte von 43 mm Durchmesser gegenüber jeder Durchtrittsöffnung 2 an der Halteplatte. Zur Anbringung der Vorrichtungen 13 und der Membranen 14 wird in der Weise vorgegangen, wie sie in der Beschreibung angegeben und in Fig. 4 dargestellt ist. Der eindringende Ring 15 und der aufnehmende Ring 16 bestehen aus dem Material UDEL P 1710 (auf der Basis von Polysulfon) der Firma UNION CARBIDE und werden durch Spritzguß hergestellt Der Durchmesser der Außenfläche 23 des zylindrischen Teils 13 des aufnehmenden Rings beträgt 41,8 mm. Der Durchmesser der Innenfläche 24 des aufnehmenden Rings 16 beträgt 38 mm. Die Länge des aufnehmenden Rings 16 beträgt 3,7 mm, während die Abschrägung 25 0,5 mm bei 45° beträgt. Die Innenfläche 28 des eindringenden Rings 15 hat einen Durchmesser von 34 mm, während die Außenfläche 26 seines zylindrischen Teils 17 einen Durchmesser von 38,4 mm hat. Die Länge des eindringenden Rings 15 beträgt 5j9 mm, ausschließlich der Länge seiner Umfangslippe 27, die 0,8 mm bei 45° beträgt. Die beiden Ringe 15 und 'i6 haben je einen Umfangsrand 19, dessen Durchmesser 52 mm und dessen Höhe etwa 2,2 mm beträgt. Der Winkel der Innenfläche 20 der Ränder jedes eindringenden Rings 15 und aufnehmenden Rings 16 bildet mit einer zu ihrer Längsachse A senkrechten Ebene einen Winkel von 20°, während der Winkel jeder Fläche 11 jeder Abschrägung einer Halteplatte 1 mit einer zur Längsachse B einer Öffnung 2 senkrechten Ebene einen Winkel von 21° bildet. Die Innenfläche 20 des Rands 19 jedes Rings 15 und 16 enthält zwei in Umfangsrichtung verlaufende Überdicken 21, die zur . jhse des jeweiligen Rings konzentrisch sind. Die in einem gegenseitigen Abstand von 1,5 mm befindlichen Überdicken 21 stehen um 0,2 mm an jeder Fläche über und haben eine abgerundete Form. Zur An-

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bringung einer Vorrichtung 13 an einer Halteplatte 1 muß eine Kraft von 1000 kg ausgeübt werden.

Eine Trennvorrichtung mit einer gewissen Anzahl von Halteplatten 1, die jeweils mit den beschriebenen Membranen und Befestigungsvorrichtungen 13 versehen sind, wurde zur Ultrafiltration von Milch bei einem Druck von k bar und bei Temperaturen von 4 bis 60⁰C verwendet. Nach fünf Versuchen zu jeweils 8 Std. konnte festgestellt werden, daß kein Durchtritt von Milch in den Vorrichtungen 13 stattgefunden hatte, und daß nach deren Zerlegung sich bei keiner Vorrichtung an den Flächen 20,23,26 und 29 der Ring 15 und 16 eine Spur von Milch befand.

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Claims

Dr- F. Zumstein sen. - Dr. E. Assm^rr; - Dr. R. Koenigsberger Dipl.-Phys. R. Holzbauer - Dipl.-tr.g. F. Xlingseisen - Dr. F. Zumstein jun. 8O0O München 2 · Bräuhausstraße 4 · Telefon SammelNr. 225341 · Telegramme Zumpat · Telex 529979 Cas R-2488 RHONE-POULENC INDUSTRIES, Paris, Frankreich PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zur dichten Befestigung von halb durchlässigen Membranen an jeder gegenüberliegenden Seitenfläche und um jede Durchtrittsöffnung für zu behandelndes Fluid einer Halteplatte für Membranen einer mit selektiver Permeabilität arbeitenden Trennvorrichtung, insbesondere mit Halteplatten, die an jedem Ende wenigstens eine Durchtrittsöffnung für zu behandelndes Fluid aufweisen, damit das Fluid in der Trennvorrichtung von einer Durchtrittsöffnung zur anderen strömen kann, und zwar zwischen den halb durchlässigen Membranen zweier aufeinanderfolgender Halteplatten, von denen jede am Umfang jeder Durchtrittsöffnung eine Erweiterung aufweist, gekennzeichnet durch im wesentlichen zwei ohne Gewinde aneinander befestigte Ringe oder eine diese enthaltende Einrichtung, wobei die Ringe das unter Druck stehende zirkulierende Fluid daran hindern, zwischen den Ringen stehen zu bleiben oder durch Eindringen

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zwischen die Ringe die Halteplatte v\) zu erreichen, und dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe aneinander befestigt werden, nachdem sie in der Durchtrittsöffnung (2)angeordnet wurden mittels axialer Verschiebung, bis im wesentlichen der größer bemessene Umfangsteil der Innenflache(20)eines abgeschrägten Rands(19} jedes Rings die Membranen (i4) dicht auf jede Fläche (11) einer an jeder Seite der Halteplatte(1] gelegenen Abschrägung preßt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der Innenfläche des Rands (19) jedes Rings mit einer zur Achse (A) des jeweiligen Rings senkrechten Ebene kleiner als der Winkel der Fläche (11) der entsprechenden Abschrägung des Plattenhalters (1) mit einer zur Achse (B) der jeweiligen Durchtrittsöffnung (2) senkrechten Ebene ist.

3· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz zwischen den beiden Winkeln 0,5 bis 5° beträgt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz zwischen den beiden Winkeln 1 bis 3° beträgt.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am größer bemessenen Umfangsteil der Fläche (20) des Rands (19) wenigstens eine in Umfangsrichtung verlaufende Überdicke (21) vorgesehen ist, die die Membranen (14) dicht auf die Fläche (11) der entsprechenden Abschrägung der Halteplatte (1) preßt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5ι dadurch gekennzeichnet, daß die Überdicke (21) nach Art eines Grats ausgebildet

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ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ebenso wie jede Durchtrittsöffnung (2) jeder Halteplatte (1) jeder Ring einen kreisförmigen Querschnitt hat.

Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Außenflächen (22) der beiden Ringe, wenn diese einmal befestigt sind, ewa gleich der Dicke der auf beiden Seitenflächen mit den Membranen (14) bedeckten Halteplatte (1) ist, und zwar wenigstens an dem Teil, .an dem durch die Membranen (14) hindurch die Trennung mittels selektiver Permeabilität erfolgt.

9- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ringe im wesentlichen kreisförmig sind und jeweils einen zylindrischen Teil haben.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ringe (38,39) im wesentlichen dieselben Abmessungen haben.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ringe (38,39) durch Zapfen (41) aneinander befestigt sind, die an einem Ring (39) vorgesehen sind und den anderen Ring (38) durchqueren, wobei die Zapfen (41) beim Einbau der Ringe (38,39) an einer Halteplatte (1) in Ausnehmungen (42) im von den Zapfen (41) durchquerten Ring (38) verstemmt sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch

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gekennzeichnet, daß die beiden Ringe (38,39) durch einen Reif (45) aneinander befestigt sind, der auf der Stirnfläche des zylindrischen Teils eines Rings in Nähe der entsprechenden Stirnfläche des anderen Rings angeordnet ist, wobei der Reif (45) kurzzeitig erhitzt wird, um in seiner Nähe das die Ringe (38,39) bildende Material zum Schmelzen zu bringen, und gekühlt wird, um ein Verschweißen der beiden Ringe (38,39) miteinander zu ermöglichen, während die Ringe (38,39) mit ihren Rändern (19) die Membranen (14) auf die Halteplatte (1) pressen.

13· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9» gekennzeichnet durch einen eindringenden Ring (15) und einen aufnehmenden Ring (16), die vorzugsweise unter Kraftanwendung ineinander gesteckt sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (15,16) durch eine Lippe (27) des eindringenden Rings (15) miteinander verriegelt sind, wobei beim Einbau der Ringe (15,16) an der Halteplatte (1) die Lippe (27) in eine Abschrägung (25) des aufnehmenden Rings (16) verstemmt wird

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Lippe (27) an den aufnehmenden Ring (16) heiß gesiegelt ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13»14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (15»16) kreisförmige Rillen (37) aufweisen, die in zur Längsachse der Ringe (15,16) senkrechten Ebenen verlaufen und an der Außenfläche (26) des zylindrischen Teils (17) des eind ingenden Rings (15) sowie an der Innenfläche (24) des zylindrischen Teils (18) des aufnehmenden Rings (16) ausgebildet sind.

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17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, gekennzeichnet durch einen eindringenden Ring (15), dessen Länge etwa gleich der Dicke der Halteplatte (1) plus der Dicke der die Halteplatte (1) überdeckenden Membranen (14) ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe aus mikromolekularem Material bestehen.

Trennvorrichtung für Fluide, insbesondere mit Halteplatten für halbdurchlässige Membranen, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Membranen (14) auf jeder Seitenfläche und an jeder Durchtrittsöffnung (2) für zu behandelndes Fluid jeder Halteplatte (1) durch eine Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18 dicht gehalten werden.

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