DE4140058A1 - Vorrichtung zum trennen von fluessigkeits- und/oder gasgemischen mittels in ihren dimensionen veraenderlicher membranelemente - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trennen von Flüssigkeits- und/oder Gasgemischen (zu trennendes Me­ dium) mittels Membranelementen, die infolge des Trenn­ prozesses durch den Kontakt mit dem Trennmedium und/oder wärmebedingt eine Dimensionsänderung erfahren, umfassend einen permeatdurchlässigen Mantel, der das Membranele­ ment umgibt.

Bei der Trennung von Flüssigkeits- und/oder Gasgemischen mittels Membranen, beispielsweise nach der Methode der Pervaporation, der Dämpfe-Permeation oder auch anderer Membrantrennverfahren erfahren die Membranelemente in­ folge des Trennprozesses unmittelbar durch den Kontakt mit dem zu trennenden Medium und auch wärmebedingt eine Dimensionsänderung, die sich beispielsweise in einer Flächenmaßänderung aber auch in einer Dickenänderung durch Quellung oder Dehnung zeigt. Dieser normalerweise unvermeidlichen Dimensionsänderung muß bei der Herstel­ lung von Vorrichtungen dieser Art von vornherein Rech­ nung getragen werden, um willkürliche Verfaltungen oder Verknickungen der Membran während des Betriebes zu ver­ hindern. Würde dieser Dimensionsänderung infolge des Trennprozesses bzw. von Wärmezu- bzw. -abfuhr nicht von vornherein Rechnung getragen werden, würde unweigerlich eine Zerstörung der Membranelemente die Folge sein, mit der Folge, daß die gesamte Vorrichtung unbrauchbar wür­ de.

Es ist verständlich, daß die natürliche Dimensionsände­ rung der Membranelemente infolge der vorangehend aufge­ zeigten Prozesse noch gravierendere Folgen hat, wenn beispielsweise die Membranelemente plissiert, gewellt oder gefaltet und auch mehrlagig angeordnet sind. Der­ artige Membrananordnungen sind bisher nur dadurch über­ haupt und dazu noch unzureichend beherrschbar, indem in axialer Richtung die Membranelemente durch einen Mantel bzw. ein Gehäuse extrem starr fixiert sind, wobei sie in radialer Richtung mit porösen Stütz- und Zwischenlagen zu sehr festgepackten und deshalb nur gering verformba­ ren Anordnungen zwischen korbartig ausgebildeten Außen- und Innenstützen innerhalb eines Gehäuses gehalten wer­ den. Da aber bekannt ist, daß die Membranelemente an sich durch den Trennprozeß bzw. durch äußere Wärmezufuhr eine Dimensionsänderung erfahren, werden bei den voran­ gehend beschriebenen bekannten Vorrichtungen Membran­ elemente benutzt, deren die Dimensionsänderung wesent­ lich hervorrufende Quelleigenschaft bzw. des membran­ bildenden Werkstoffs nur minimal ist. Eine typische Vor­ richtung der vorangehend beschriebenen Art, bei der Mem­ branen mit einer geringen Quelleigenschaft verwendet werden, ist beispielsweise aus der DE-OS 39 6 44 be­ kannt.

Für eine Trennung eines Flüssigkeits- und/oder Gasge­ misches nach dem Prinzip der Pervaporation ist diese bekannte Vorrichtung nicht geeignet. Wie anmelderseitige Versuche ergeben haben, konnte bei einer Betriebstempe­ ratur von 60°C infolge der auftretenden Dimensionsver­ änderung ein signifikanter Wirkungsgradverlust festge­ stellt werden, wobei bei noch höheren Prozeßtemperaturen das Membranelement sogar zerstört worden ist.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vor­ richtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die auch infolge der naturgemäß auftretenden Dimensionsver­ änderungen des Membranelementes während des Trennvor­ ganges keine Einbuße an Trennleistung bzw. Wirkungsgrad erfährt, die preisgünstig bereitstellbar ist, wobei auch insbesondere zur Minimierung der Kosten plissierte, gewellte oder geknickte Membranelemente Verwendung finden können, bei denen eine hohe Packungsdichte der Membran­ elemente möglich ist, und bei der der bisher bekannte Verfahrensablauf zu Trennung der Stoffe unverändert beibehalten werden kann.

Gelöst wird die Aufgabe gemäß der Erfindung durch ein undurchlässiges rohrförmiges Trägerelement, um das herum unter Einschluß eines Zuflußraumes für das zu trennende Medium das Membranelement angeordnet ist, wobei der Man­ tel das Membranelement außen umgibt, und daß wenigstens ein axiales Ende des Membranelementes axial gegenüber dem Trägerelement verschiebbar ist.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt im wesentlichen darin, daß das Membranelement sich in axialer Richtung, in der der größte Dimensionsänderungs­ betrag zu erwarten ist, problemlos ausdehnen kann und somit einer Knickung, Faltung oder einer sonstigen un­ definierten Dimensionsänderung nicht mehr ausgesetzt ist, wobei das Membranelement in radialer Richtung durch den permeatdurchlässigen Mantel fortwährend an einer unkontrollierten Ausdehnung in dieser Richtung gehindert ist. Auf diese Weise lassen sich insbesondere mit sehr gutem Erfolg zylindrische, plissierte, gewellte und ge­ faltete Membranelemente, die in axialer Richtung beinahe beliebig lang ausgebildet werden können, verwenden. Da­ durch werden auf einfache Weise die Gestehungskosten gegenüber anderen Vorrichtung dieser Art erheblich ge­ senkt, wobei insbesondere die Kosten der Vorrichtung, bezogen auf die darin aufnehmbare Membranelementfläche drastisch gesenkt werden konnten.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung be­ steht zudem noch darin, daß die axiale Dehnungsmöglich­ keit des Membranelementes noch durch die hydraulischen oder pneumatischen Kräfte des zu trennenden Stoffge­ misches unterstützt wird, d. h. daß die Membranelemente dadurch zusätzlich noch in axial gestreckter Form ge­ halten werden. Die axiale Streckung kann zudem auch noch durch das für den Trennprozeß nötige Vakuum sowie dem Druckgradienten zwischen der Zulaufseite und der Per­ meatseite der Vorrichtung unterstützt werden.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist das axiale Ende des Membranelementes in bezug auf seinen permeatseitigen Raum gegenüber dem Trägerelement dichtend ausgebildet, d. h. das Membranelement kann sich infolge der axialen Ausdehnung nicht nur gegenüber dem Trägerelement axial verschieben, sondern es wird auch bei diesem Verschiebungsvorgang fortwährend dichtend am Trägerelement gehalten, so daß keine gesonderten auf­ wendigen Dicht- und Haltekonstruktionen am axialen Ende des Membranelements erforderlich sind.

Vorteilhafterweise wird wenigstens ein axiales Ende des Membranelements in einem einen rohrförmigen Querschnitt aufweisenden Aufnahmestutzen dichtend befestigt, wobei dann der Aufnahmestutzen dichtend und axial verschiebbar auf dem Trägerelement sitzt.

Vorzugsweise kann ebenfalls das axiale Ende des Mantels im Aufnahmestutzen befestigt sein, wobei sowohl das axiale Ende des Mantels als auch das axiale Ende des Membranelementes mittels eines Gießharzes oder eines anderen geeigneten Klebe- bzw. Verbindungsmittels im Aufnahmestutzen selbst dichtend und fest verankert wer­ den kann.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Vor­ richtung ist der am axial beweglichen Ende angeordnete Aufnahmestutzen mittels eines in seiner Innenöffnung angeordneten Dichtelementes gegenüber dem Trägerelement abgedichtet, wobei dieses Dichtelement beispielsweise ein Dichtring aus elastomerem Werkstoff sein kann. Grundsätzlich kann das Dichtelement eine beliebige ge­ eignete Querschnittsform, beispielsweise in Form eines O-Rings, aufweisen.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Vor­ richtung ist das rohrförmige Trägerelement im Bereich des Eintritts und des Austritts des zu trennenden Mediumstroms mit Verschlußelementen versehen, so daß das Trägerelement selbst kein in axialer Richtung durchläs­ siges Rohr darstellt. Bei dieser vorteilhaften Ausge­ staltung der Vorrichtung ist das rohrförmige Trägerelement im Bereich des Eintritts und des Austritts des Mediums mit wenigstens einer radialen Durchtritts­ öffnung versehen, so daß das zu trennende Stoffgemisch durch die Eintrittsöffnung in den Zuflußraum, der zwi­ schen dem rohrförmigen Trägerelement und dem Membran­ element gebildet wird, eindringen kann und im Bereich des Austritts als aufkonzentriertes Retentat den Zufluß­ raum durch die radiale Durchtrittsöffnung wieder verlas­ sen kann.

Bei einer noch anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist das rohrförmige Trägerelement als Durch­ gangsrohr ausgebildet, d. h. es sind keine Verschluß­ elemente vorgesehen, so daß durch das Durchgangsrohr ein Wärmemittel zur Unterstützung des Trennprozesses zuge­ führt werden kann.

Bei dieser vorteilhaften Ausgestaltung wird vorteilhaf­ terweise der Zuflußraum für das zu trennende Medium, der im wesentlichen zwischen dem rohrförmigen Trägerelement und dem Membranelement gebildet wird, durch eine helix­ förmige Wendel an der Außenfläche des Trägerelements gebildet, so daß das Medium, dem Trägerelement an seinem einen axialen Ende geeignet zugeführt, dieses helixför­ mig in axialer Richtung umströmen kann, um dann als auf­ konzentriertes Retentat an dem anderen axialen Ende des Trägerelementes die Vorrichtung wieder zu verlassen.

Grundsätzlich sind die vorangehend beschriebenen Vor­ richtungen auf geeignete Weise beliebig, entweder in unmittelbarer axialer Richtung, oder nach Art einer Reihenschaltung, je nach Anwendungsfall, miteinander koppelbar, wobei immer sichergestellt werden muß, daß jeder der einzelnen Vorrichtungen ein ausreichender axialer Verschiebungsweg ungehindert zur Verfügung steht.

Es ist aber anstelle einer unmittelbaren axial ausge­ richteten Reihenschaltung mehrerer Vorrichtungen oder einer wirkmäßigen Reihenschaltung der Vorrichtungen vor­ teilhafterweise ebenfalls möglich, das Membranelement und den Mantel in axialer Richtung zweigeteilt, d. h. durch zwei Membranelementteile auszubilden, wobei sich deren axial bewegliche freie Enden unter Bildung eines Zwischenraumes gegenüberstehen, und dabei ein einstücki­ ges rohrförmiges Trägerelement für beide Membranele­ mentteile zu verwenden.

Bei dieser Ausgestaltung sind vorteilhafterweise die freien Enden permeatseitig durch ein Dichtelement mit­ einander verbunden, wobei aber ein ungehinderter Zufluß des zu trennenden Mediums vom einen Zuflußraum des einen Membranelementteils zum Zuflußraum des anderen Membran­ elementteils gewährleistet ist. Die Dichtelemente können dabei grundsätzlich den gleichen Aufbau haben wie die oben beschriebenen Aufnahmestutzen zur dichtenden Auf­ nahme des Membranelementes und ggf. zur Aufnahme des das Membranelement umgebenden Mantels.

Vorteilhafterweise können die beiden freien Enden bei der vorangehend beschriebenen Ausgestaltung der Vorrich­ tung durch ein balgartig geformtes Dichtelement aus ela­ stomerem Werkstoff verbunden sein, wobei es bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ebenfalls möglich ist, die beiden Enden durch ein balg­ artig geformtes Dichtelement aus federelastischem Werk­ stoff zu verbinden. Diese balgartig geformten Dichtele­ mente wirken neben ihrer ihnen originär anhaftenden Dichteigenschaft auch als Dehnungsdämpfelemente, wobei bei der Ausgestaltung, bei der das balgartig geformte Dichtelement aus federelastischem Werkstoff gebildet wird, auf vorbestimmte Weise eine Dehnungsbegrenzung bzw. Dämpfung einstellbar ist, und zwar mittels der durch die Feder bewirkten Gegenkraft.

Schließlich ist es bei einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung vorteilhaft, daß das Membranelement an sei­ nen beiden axialen Enden mit jeweils einem Aufnahmestut­ zen versehen ist, an denen sich über jeweils ein Feder­ mittel das rohrförmige Trägerelement abstützt. Bei die­ ser Ausgestaltung der Vorrichtung ist das rohrförmige Trägerelement faktisch im Raum innerhalb des das Träger­ element umgebenden Membranelementes eingeschlossen. Die Federmittel bewirken immer eine erfindungsgemäß ange­ strebte Streckung des Membranelementes unabhängig von seinem Grad der Dimensionsänderung in axialer Richtung.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die nach­ folgenden schematischen Zeichnungen anhand mehrerer Aus­ führungsbeispiele eingehend beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1a in der Seitenansicht im Schnitt eine Grundform der Vorrichtung,

Fig. 1b eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 1a im Teilschnitt,

Fig. 2 eine Ausführungsform der Vorrichtung im Schnitt mit als Durchgangsrohr ausgebildetem Trägerelement für die Zufuhr von von außen applizierter Wärme,

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung im Schnitt, bei der sich die axialen Enden des Membranelementes über jeweils ein Federmittel am Trägerelement abstützen,

Fig. 4a eine Draufsicht auf eine Trennanlage, bei der eine Mehrzahl von Vorrichtungen parallel ge­ schaltet sind,

Fig. 4b eine Seitenansicht der Darstellung von Fig. 4a im Schnitt,

Fig. 5 im Teilschnitt eine Anlage, bei der drei Vor­ richtungen in Reihe geschaltet sind, und

Fig. 6 eine Trennanlage im Schnitt, bei der eine Mehrzahl der Vorrichtungen in Reihe und par­ allel geschaltet sind.

Der prinzipielle Aufbau einer Vorrichtung 10 wird zu­ nächst anhand der Darstellungen der Fig. 1a, b be­ schrieben. Nachfolgend wird auf die anderen in den üb­ rigen Figuren dargestellten Ausführungsformen eingegan­ gen.

Die Vorrichtung 10 besteht im wesentlichen aus einem rohrförmigen Trägerelement 13, das für flüssiges und/oder gasförmiges Medium 12 undurchlässig ist. Um das Trägerelement 13 ist ein Membranelement 11 herum ange­ ordnet, beispielsweise in gewellter bzw. plissierter Form, vergleiche Fig. 1b. Außen wird das Membranelement 11 durch einen Mantel 15 umschlossen, der permeatdurch­ lässig ist. Der Mantel 15 kann beispielsweise aus einer diagonal angeordneten Gitterstruktur unter Bildung von jeweiligen rombenförmig ausgebildeten Öffnungen beste­ hen. Diese Rombenöffnungen sind so beschaffen, daß sie in horizontaler Richtung sehr spitze Winkel bilden, während sie in vertikaler Richtung stumpfe Winkel bil­ den. Dadurch wird der Mantel 15 in radialer Richtung sehr stabil, so daß, wie gewollt, in axialer Richtung der Vorrichtung 10 der Mantel 15 dehnbar ist. Die axi­ alen Enden 16, 17 des Membranelementes 11 und die ent­ sprechenden axialen Enden 20, 21 des Mantels 15 werden in Aufnahmestutzen 19 aufgenommen. Die Aufnahmestutzen 19 weisen einen rohrförmigen Querschnitt auf und sind mit ihrer Innenöffnung 22 an den Durchmesser des Träger­ elementes 19 geeignet angepaßt. Die axialen Enden 16, 17 des Membranelementes 11 und axialen Enden 20, 21 des Mantels 15 sind auf geeignete Weise, beispielsweise mit­ tels eines Gießharzes oder Klebung druckdicht in den Aufnahmestutzen 19 befestigt.

Der am axial beweglichen freien Ende 17 des Membranele­ mentes 11 bzw. des das Membranelement 11 umgebenden Man­ tels 15 ausgebildete Aufnahmestutzen 19 weist an seiner Innenöffnung 22 eine umlaufende Innennut auf, in der ein Dichtelement 23, beispielsweise in Form eines O-Ringes, angeordnet ist. Gleiches gilt für den am festen Ende 16 des Membranelements 11 bzw. den am festen Ende 20 des Mantels 15 angeordneten Aufnahmestutzen 19, der eben­ falls in seiner Innenöffnung 22 in einer umlaufenden Innennut ein Dichtelement 23 aufweist, das gleiche Struktur wie das am axialen freien Ende 17 angeordnete Dichtelement 23 aufweisen kann. Der in der Fig. 1 unten angeordnete Aufnahmestutzen 19 ist nicht frei auf dem rohrförmigen Trägerelement 14 beweglich, sondern über ein am Aufnahmestutzen ggf. ausgebildetes Gewinde in einem Behälterelement 35 fest verankert und gegenüber diesem geeignet abgedichtet. Es ist auch möglich, den unteren Aufnahmestutzen 19 beispielsweise im Behälter­ element 35 einzukleben oder auf beliebige andere Art und Weise dort dichtend zu befestigen. Das rohrförmige Trägerelement 13 wird zudem über Dichtelemente im Be­ hälterelement 35, 36, d. h. oben und unten, dichtend aufgenommen.

Das Trägerelement 13 weist im Bereich 24, 25 des Ein­ tritts und des Austritts des zu trennenden Mediums 12 Verschlußelemente 26, 27 auf. Zudem sind im Bereich 24, 25 des Eintritts und des Austritts des Mediums 12 je­ weils eine Mehrzahl radialer Durchgangsöffnungen 28, 29 für den Durchtritt des Mediums 12 vorgesehen.

Während des bestimmungsgemäßen Betriebes der Vorrichtung zur Trennung der flüssigen und/oder gasförmigen Medien 12 werden diese, vergleiche die Pfeile von Fig. 1, dem Zuflußrohr 14 zugeführt und gelangen durch die unteren Durchtrittsöffnungen 28 in den Zuflußraum 14, der zwi­ schen dem Membranelement 11 und der Außenfläche 31 des Trägerelements 13 gebildet wird, vergleiche insbesondere Fig. 1b. Infolge geeignet gewählten Drucks gelangt das Trennmedium 12 in Pfeilrichtung längs der Achse der Vor­ richtung 10 nach oben und verläßt den Zuflußraum 14 durch die obigen Durchtrittsöffnungen 29 in entsprechend aufkonzentrierter Form als Retentat. Durch entsprechende Evakuierung des Permeatraums 18 gelangt das Permeat in dampfförmiger Form in den Permeatraum 18. Infolge des Kontaktes des Trennmediums 12 mit dem Membranelement 11 und auch infolge ggf. erfolgender äußerer Wärmezufuhr erfährt die Membran eine Dimensionsänderung und dehnt sich in der Länge und der Breite aus. Bedingt durch das im Permeatraum 18 vorherrschende Vakuum erfolgt zwar tendentiell eine Änderung der Dimension des Membranele­ mentes 11 auch in radialer Richtung, dieses wird jedoch nahezu vollständig durch den permeatdurchlässigen Mantel 15 verhindert. Infolge der axialer Beweglichkeit des oberen freien Endes 16 des Membranelements 11 sowie des oberen freien Endes 21 des Mantels 15 kann sich der Kor­ pus aus Membranelement 11 und Mantel 15 in axialer Rich­ tung ungehindert ausdehnen. Diese Ausdehnung kann ggf. unterstützt werden durch die Einwirkung des im Permeat­ raum 18 herrschenden Vakuums auf das obere freie Ende des Aufnahmestutzen 19. Dieses kann zusätzlich auch noch durch die Reibung des zu trennenden Mediums 12 und des sich bildenden Druckgradienten des Trennmediums 12 im Bereich des Zuflußraumes 14 unterstützt werden.

Diese die Streckung durch das zu trennende Medium 12 in axialer Richtung bewirkenden Maßnahmen können noch da­ durch unterstützt werden, daß beispielsweise der oben an den Durchtrittsöffnungen 29 als Retentat austretende Strom des Mediums 12 durch Ventilmittel oder Druckhalte­ einrichtungen gedrosselt wird bzw. in einem konstanten vorbestimmten Differenzdruck gehalten wird. Damit Druck­ stöße nicht zu einer Zerstörung der Trennmembran 12 füh­ ren, wird die maximal mögliche axiale Dehnung der Trenn­ membran 12 durch den Abstand 37 des Aufnahmestutzes 19 zum Behälterelement 36 begrenzt. Ggf. kann der Abstand 37 auch durch hier nicht dargestellte Abstandselemente aus elastomerem Werkstoff einstellbar ausgebildet sein, wobei diese Abstandselemente auch als Dämpfer für unbe­ absichtigt hohe Drücke beim Inbetriebsetzen der Vorrich­ tung dienen können.

Die in Fig. 2 dargestellte Ausgestaltung der Vorrichtung weist einen prinzipiell gleichen Aufbau wie die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung auf, so daß hier nur auf die Unterschiede eingegangen wird. Bei der Ausgestaltung der Vorrichtung 10 gemäß Fig. 2 ist das rohrförmige Träger­ element 13 als Durchgangsrohr ausgebildet. Des weiteren besteht das Membranelement 11 aus zwei Membranelement­ teilen 110, 111, die auf einem gemeinsamen durchgehenden rohrförmigen Trägerelement 13 angeordnet sind. Die freien axialen Enden 160, 161 der Membranelementteile 110, 111, die frei beweglichen auf dem Trägerelement 13 befestigt sind, stehen sich unter Bildung eines Zwi­ schenraumes 32, der dem Abstand 37 bei der Ausführungs­ form gemäß Fig. 1 entspricht, gegenüber. Die freien En­ den 160, 161 sind zum permeatseitigen Abfluß durch ein Dichtelement 33 miteinander verbunden, das balgartig geformt ausgebildet ist. Das balgartig ausgeformte Dichtelement 33 kann beispielsweise aus einem elastome­ ren Werkstoff bestehen oder aus einem federelastischen Werkstoff, so daß das Dichtelement 33 als Dämpfungs- und Begrenzungselement bei der axialen Ausdehnung der Mem­ branelementteile 110, 111 dient.

Das Trägerelement 13 weist an seiner Außenfläche 31 eine helixförmige Wendel 30 auf, die das rohrförmige Träger­ element 13 im wesentlichen längs seiner gesamten axialen Ausdehnung umgibt. Die gesamte Vorrichtung 10 ist an­ sonsten auf die vorbeschriebene Weise über die Behäl­ terelemente 35, 36 befestigt.

Das zu trennende Medium 12 wird über eine geeignet aus­ gebildete Rohrverbindung 38 dem Trägerelement 13 an sei­ nem äußeren axialen Ende radial zugeführt, so daß das zu trennende Medium 12 längs der helixförmigen Wendel 30 das gesamte Trägerelement 13 bis zum oberen äußeren ra­ dialen Ende umfließen kann, um dort als aufkonzentrier­ tes Retentat über eine geeignet ausgebildete Rohrverbin­ dung 39 die Vorrichtung 10 zu verlassen. Beim helixför­ migen Umkreisen des Trägerelementes 13 füllt das Medium 12 auch den Zuflußraum 14 zwischen Trägerelement 13 und Membranelement 11 aus. Bedingt durch die Ausbildung des Trägerelements 13 als Durchgangsrohr kann Wärme, ver­ gleich Pfeil 40, durch geeignete Wahl des Wärmeträgerme­ diums durch Innere des Trägerelements 13 gefördert wer­ den, und den Trennvorgang zu unterstützen, zumal durch einen Pervaporationsvorgang der Umgebung erhebliche Wär­ me entzogen wird, die durch geeignete Zufuhr entspre­ chend dem Pfeil 14 ausgeglichen werden kann.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von der gemäß Fig. 1 dadurch, daß das Membranelement 11 und auch der Mantel 15 an ihren beiden axialen Enden 16, 17 bzw. 20, 21 mit jeweils einem Aufnahmestutzen 19 derart versehen ist, daß sich das rohrförmige Trägerelement 13 über jeweils dazwischen angeordnete Federmittel 34 ab­ stützt. Auch auf diese Weise wird eine fortwährend wir­ kende Streckkraft in axialer Richtung der Vorrichtung 10 erzeugt.

Die Fig. 4, 5 und 6 zeigen unterschiedliche Ausgestal­ tungen von Trenneinrichtungen, bei denen die vorangehend beschriebenen Vorrichtungen in allen ihren vorangehend beschriebenen Ausgestaltungen in Form von Parallelschal­ tungen und Reihenschaltungen und auch Kombinationen aus Parallel- und Reihenschaltungen Verwendung finden kön­ nen.

Bezugszeichenliste

10 Vorrichtung
11 Membranelement
110 Membranelementteil
111 Membranelementteil
112 Membranelementteil
12 zu trennendes Medium
13 Trägerelement (rohrförmig)
14 Zuflußraum
15 Mantel
16 axiales Ende
160 axiales Ende (Membranelementteil)
161 axiales Ende (Membranelementteil)
17 axiales Ende (Membranelement)
18 Permeatraum
19 Aufnahmestutzen
20 axiales Ende (Mantel)
21 axiales Ende (Mantel)
22 Innenöffnung (Aufnahmestutzen)
23 Dichtelement
24 Eintrittsbereich
25 Austrittsbereich
26 Verschlußelement
27 Verschlußelement
28 Durchtrittsöffnung
29 Durchtrittsöffnung
30 helixförmige Wendel
31 Außenfläche (Trägerelement)
32 Zwischenraum
33 Dichtelement
34 Federmittel
35 Behälterelement
36 Behälterelement
37 Abstand
38 Rohrverbindung
39 Rohrverbindung
40 Pfeil (Wärme)

Claims (14)

1. Vorrichtung zum Trennen von Flüssigkeits- und/oder Gasgemischen (zu trennendes Medium) mittels Membranele­ menten, die infolge des Trennprozesses durch den Kontakt mit dem zu trennenden Medium und/oder wärmebedingt eine Dimensionsänderung erfahren, umfassend einen permeat­ durchlässigen Mantel, der das Membranelement umgibt, gekennzeichnet durch ein undurchlässiges rohrförmiges Trägerelement (13), um das herum unter Einschluß eines Zuflußraumes (14) für das zu trennende Medium (12) das Membranelement (11) angeordnet ist, wobei der Mantel (15) das Membranelement (11) außen umgibt, und daß we­ nigstens ein axiales Ende (17) des Membranelementes (11) axial gegenüber dem Trennelement (13) verschiebbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das axiale Ende (17) des Membranelementes (11) in bezug auf seinen permeatseitigen Raum (18) gegenüber dem Trägerelement (13) dichtend ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach einem oder beiden der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein axi­ ales Ende (16, 17) des Membranelementes (11) in einem einen rohrförmigen Querschnitt aufweisenden Aufnahme­ stutzen (19) dichtend befestigt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein axiales Ende (20, 21) des Mantels (15) im Aufnahmestutzen (19) befestigt ist.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der am axial beweg­ lichen Ende (17) angeordnete Aufnahmestutzen (19) mit­ tels eines in seiner Innenöffnung (22) angeordneten Dichtelementes (23) gegenüber dem Trägerelement (13) abgedichtet ist.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Trä­ gerelement (13) im Bereich (24, 25) des Eintritts und des Austritts des zu trennenden Mediums (12) mit Ver­ schlußelementen (26, 27) versehen ist.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Trä­ gerelement (13) im Bereich (24, 25) des Eintritts und des Austritts des zu trennenden Mediums (12) wenigstens eine radiale Durchtrittsöffnung (28, 29) aufweist.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Trä­ gerelement (13) als Durchgangsrohr ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuflußraum (14) für das zu trennende Medium (12) durch eine helixförmige Wendel (30) an der Außenfläche (31) des Trägerelements (13) gebildet wird.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Membranelement (11) und der Mantel (15) in axialer Richtung zweigeteilt (110, 111) ausgebildet sind, wobei sich deren axial be­ wegliche freie Enden (160, 161) unter Bildung eines Zwischenraumes (32) gegenüberstehen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß die freien Enden (160, 161) permeatseitig (18) durch ein Dichtelement (33) miteinander verbunden sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß die beiden freien Enden (160, 161) durch ein balgartig geformtes Dichtelement (33) aus elastomerem Werkstoff verbunden sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß die beiden freien Enden (160, 161) durch ein balgartig geformtes Dichtelement (33) aus federelasti­ schem Werkstoff verbunden sind.

14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Membranelement (11) an seinen beiden axialen Enden (16, 17) mit jeweils einem Aufnahmestutzen (19) versehen ist, an denen sich über jeweils ein Federmittel (34) das rohrförmige Trä­ gerelement (13) abstützt.