DE4233639A1 - Assembly separating solids and fluids in suspension - by using micro:filtration fixed pore membrane from spirally-wound wire, uses no pore size setting mechanism reducing mfg. costs and eliminates pore dimension errors - Google Patents
Assembly separating solids and fluids in suspension - by using micro:filtration fixed pore membrane from spirally-wound wire, uses no pore size setting mechanism reducing mfg. costs and eliminates pore dimension errorsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Feststoff-Flüssig trennung von Suspensionen sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Mikrofiltrationsmembran für eine solche Vorrichtung nach den Merkmalen des Oberbegriffs der Patentansprüche 1, 2, 8, 9 und 10.The invention relates to a device for solid-liquid separation of suspensions and a process for their preparation a microfiltration membrane for such a device the features of the preamble of claims 1, 2, 8, 9 and 10.
Es ist die Feststoff-Flüssigtrennung von Suspensionen unter Verwendung einer Vorrichtung mit einer rohrförmig aus Draht gewickelten Mikrofiltrationsmembran bekannt. Die Porengröße der Mikrofiltrationsmembran läßt sich abhängig von einer Suspension durch eine Einstellvorrichtung verändern, welche den Windungs abstand der Mikrofiltrationsmembran durch Anwendung von Zug oder Druck verändert. Nachteilig ist, daß diese bekannten Vor richtungen Einstellvorrichtungen im Mikrobereich aufweisen, die die Vorrichtungen unnötig verteuern und Einstellfehler begün stigen.It is the solid-liquid separation of suspensions under Use of a device with a tubular wire wound microfiltration membrane known. The pore size of the Microfiltration membrane can be dependent on a suspension change by an adjusting device which the winding distance of the microfiltration membrane by applying tension or pressure changed. The disadvantage is that these known before directions have adjustment devices in the micro range, the make the devices unnecessarily expensive and start setting errors increase.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung für die Feststoff-Flüssigtrennung von Suspensionen sowie ein Ver fahren zur Herstellung der hierbei verwendeten Mikro filtrationsmembran zu schaffen, wobei die Vorrichtung verein facht und verbilligt und Einstellfehler vermieden werden.The invention has for its object a device for the solid-liquid separation of suspensions and a ver drive to manufacture the micro used here create filtration membrane, the device united fold and cheaper and setting errors can be avoided.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß sich in der Praxis gezeigt hat, daß zur Feststoff-Flüssigtrennung einer Suspension eine jeweils darauf abgestimmte Porengröße optimal für die Permeatmenge und Qualität ist. Die bestmögliche Poren größe kann z. B. 0,2 µm für die Trennung kleinster Partikel aus leicht flüssigen Materialien sein, z. B. Benzin, sie kann bei 10,0 µm bei höher viskosen Substanzen liegen, z. B. Schweröl oder in einem Zwischenbereich, z. B. 3,0 µm bei Flüssigkeiten, in die pulverförmige Adsorbentien eindosiert wurden.The invention is based on the knowledge that in the Practice has shown that for solid-liquid separation a Suspension optimally matched pore size for the amount of permeate and quality. The best possible pores size can e.g. B. 0.2 microns for the separation of tiny particles be easily liquid materials, e.g. B. gasoline, it can 10.0 µm for higher viscosity substances, e.g. B. Heavy oil or in an intermediate area, e.g. B. 3.0 µm for liquids, into which powdered adsorbents were metered.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe unter Verwendung die ser Erkenntnis mit den kennzeichnenden Merkmalen der Patent ansprüche 1, 2, 8, 9 und 10.The invention solves the object using the This knowledge with the characteristic features of the patent claims 1, 2, 8, 9 and 10.
Die Erfindung bietet den Vorteil, daß bei der Vorrichtung zur Feststoff-Flüssigtrennung von Suspensionen eine komplizierte, daher teurere Mikro-Einstellvorrichtung überflüssig ist. Da Mikrofitrationen nur im Bereich zwischen 0,1 und 10,0 µm sinn voll sind, weil unterhalb dieses Bereiches sich die Ultra- oder Nanofiltration anbietet, oberhalb dieses Bereichs Siebe zum Einsatz kommen, reicht eine Porengrößenauswahl für die Mikro filtrationsmembranen im Bereich von 0,1 bis 10,0 µm aus.The invention has the advantage that in the device for Solid-liquid separation of suspensions a complicated, therefore more expensive micro-adjustment device is unnecessary. There Microfitrations only make sense in the range between 0.1 and 10.0 µm are full because below this range are the ultra or Offers nanofiltration, above this range sieves for A pore size selection is sufficient for the micro filtration membranes in the range of 0.1 to 10.0 microns.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further refinements of the invention result from the Subclaims.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.The invention is described below with reference to a drawing illustrated embodiment explained in more detail.
Die Zeichnung zeigt eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur Feststoff-Flüssigtrennung von Suspensionen unter Verwendung mehrerer Mikrofiltrations-Rohrmembranen mit fest eingestellten, definierten Windungsabständen. The drawing shows a side view of a device for Solid-liquid separation of suspensions using several microfiltration tube membranes with fixed, defined turns distances.
Die Vorrichtung 1 zur Feststoff-Flüssigtrennung einer Suspen sion weist ein oder mehrere Mikrofiltrationsmembranen 2 auf. Diese sind spiralförmig aus Draht rohrförmig gewickelt.The device 1 for solid-liquid separation of a suspension has one or more microfiltration membranes 2 . These are spirally wound from wire and tubular.
Die Vorrichtung 1 besitzt einen unteren Kopf 3 und einen oberen Kopf 4. Die Köpfe 3, 4 sind über ein zylindrisches Gehäuse 5 miteinander und mit den Flanschen der Mikrofiltrationsmembranen 2 lösbar verbunden.The device 1 has a lower head 3 and an upper head 4 . The heads 3 , 4 are detachably connected to one another and to the flanges of the microfiltration membranes 2 via a cylindrical housing 5 .
Der untere Kopf 3 weist einen zentrischen Eingang 6 für das Feed und einen radialen Rückspüleingang 7 auf.The lower head 3 has a central inlet 6 for the feed and a radial backwash inlet 7 .
Der obere Kopf weist einen zentrischen Retentatausgang 8 und einen radialen Permeatausgang 9 auf.The upper head has a central retentate outlet 8 and a radial permeate outlet 9 .
Bei Großanlagen können mehrere Vorrichtungen 1 und eine Viel zahl, z. B. 1000 Membranen parallel in einem Modul eingesetzt werden.In large systems, multiple devices 1 and a lot, z. B. 1000 membranes can be used in parallel in one module.
Die Vorrichtung 1, ggf. mit Membranen 2, kann aus Metall, z. B. Edelstahl bestehen.The device 1 , optionally with membranes 2 , can be made of metal, e.g. B. stainless steel.
Die Herstellung von Membranen 2 ohne Ausübung eines zusätzli chen, die Vorspannung übersteigenden axialen Druckes, ist für Windungsabstände von 1,0 µm an aufwärts möglich. Hierfür wer den Drähte mit möglichst glatter Oberfläche verwendet. Die Anwendung einer technisch höchstmöglichen Vorspannung beim Wickelvorgang ist erforderlich. Bei ausreichend guter feder starker Qualität bleibt der Vorspannungsdruck, bei dem die Membran beginnt dehnbar zu werden, langfristig stabil.The production of diaphragms 2 without exerting an additional axial pressure that exceeds the pretension is possible for winding distances from 1.0 μm upwards. For this, who uses the wires with the smoothest possible surface. The use of a technically highest possible pre-tension during the winding process is necessary. If the spring quality is sufficiently good, the preload pressure at which the membrane begins to expand remains stable in the long term.
Eine Vergrößerung des Windungsabstandes erreicht man durch eine Verringerung der Vorspannung. Hierdurch vermindert sich auch der Anpreßdruck der Windungen aufeinander. Der Grad der Vor spannung ist auf den gewünschten Windungsabstand abzustimmen. An increase in the distance between turns can be achieved by a Reduction of the preload. This also reduces the contact pressure of the turns against each other. The degree of advance voltage must be matched to the desired winding spacing.
In der Praxis ergibt eine Vorspannung von 30 kg einen Windungs abstand von 1,5 µm. Eine geringere Vorspannung von 25 kg er gibt einen Windungsabstand vom 2,0 µm. Eine Vorspannung von 20 kg ergibt etwa 3,0 µm. Schließlich ergeben 10 kg noch 6 µm und 5 kg noch 10 µm.In practice, a preload of 30 kg results in one turn distance of 1.5 µm. A lower preload of 25 kg gives a pitch of 2.0 µm. A preload of 20 kg is about 3.0 µm. Finally, 10 kg gives 6 µm and 5 kg 10 µm.
Eine Möglichkeit zur Vergrößerung des Windungsabstandes über das Ausgangsmaß von 1,0 µm hinaus ist durch eine Reduzierung der Vorspannung beim Wickelprozeß unter das technisch höchst mögliche Maß möglich. Es ergibt sich damit eine Mikrofiltra tionsmembran mit einem bleibenden Windungsabstand, der gegen über dem geringstmöglichen Abstand von 1,0 µm hinaus vergrö ßert ist. Eine solche Membran kann für eine bestimmte Suspen sion oder eine Suspensionsgruppe in der Vorrichtung 1 einge setzt werden. Eine Verstellung der Windungsabstände ist nicht mehr vorgesehen.One way of increasing the winding spacing beyond the initial dimension of 1.0 µm is by reducing the pretension during the winding process to below the technically highest possible dimension. The result is a microfiltration membrane with a permanent winding spacing, which is larger than the smallest possible spacing of 1.0 µm. Such a membrane can be used for a specific suspension or suspension group in the device 1 . An adjustment of the turn distances is no longer provided.
Weiterhin ist es möglich, eine Membran 2 mit vergrößerten Win dungsabständen gegenüber dem Ausgangsmaß von 1,0 µm dadurch herzustellen, daß die Membran 2 in axialer Richtung überdehnt und eine bleibende Verformung bei einem vorbestimmten Wickel abstand eintritt.Furthermore, it is possible to produce a diaphragm 2 with increased win spacings compared to the initial dimension of 1.0 μm in that the diaphragm 2 stretches in the axial direction and a permanent deformation occurs at a predetermined winding distance.
Ferner ist die Herstellung einer solchen Mikrofiltrationsmem bran 2 mit bleibendem Wickelabstand dadurch möglich, daß die Membran 2 eine solche Biegung erfährt, daß eine bleibende Ver formung des Drahtes der Membran 2 für einen bleibenden Windungsabstand eintritt.Furthermore, the manufacture of such a microfiltration membrane 2 with a permanent winding distance is possible in that the membrane 2 undergoes such a bend that a permanent deformation of the wire of the membrane 2 occurs for a permanent winding distance.
Es ist auch möglich, die gewickelte Membran 2 ohne bleibende Verformung, abgestimmt auf den erwünschten Windungsabstand zu krümmen, z. B. durch Einfügen von Stegen, asymmetrischen Loch scheiben oder dergleichen.It is also possible to bend the wound membrane 2 without permanent deformation, matched to the desired winding spacing, e.g. B. by inserting webs, asymmetrical hole discs or the like.
Es ist auch möglich, die Membran unter Erwärmung herzustellen. Hierbei werden die äußeren Bereiche des Drahtes, die für die Federwirkung verantwortlich sind, erreicht. Es tritt eine blei bende Reduzierung der Wickelvorspannung ein. Hierdurch stellt sich ein vorbestimmbarer Abstand für die Windungen der Membran 2 ein.It is also possible to produce the membrane with heating. The outer areas of the wire, which are responsible for the spring action, are reached. There is a permanent reduction in the winding pretension. This sets a predeterminable distance for the turns of the membrane 2 .
Eine ähnliche Herstellung ist durch Einwirkung von Chemikalien, z. B. Säuren möglich.A similar manufacture is by exposure to chemicals, e.g. B. acids possible.
Es ist auch möglich, mehrere rohrförmige Membranen 2 zu bün deln. Die Membranen 2 sind dann in Längsrichtung zueinander um eine Windung versetzt. Sie werden dann unter radialen Druck gegeneinander gepreßt, wodurch die Windungen der einen Membran 2 keilartig zwischen die Windungen der anderen Membran einge drückt werden. Die Membranen können in dieser Stellung mit vergrößerten Windungsabständen festgehalten bleiben. Hierfür bestehen die Membranen vorzugsweise aus einem runden Draht.It is also possible to bundle several tubular membranes 2 . The membranes 2 are then offset by one turn in the longitudinal direction. They are then pressed against one another under radial pressure, as a result of which the turns of the one membrane 2 are pressed in a wedge-like manner between the turns of the other membrane. The membranes can be held in this position with increased turns spacing. For this purpose, the membranes preferably consist of a round wire.
Grundsätzlich können die Drähte aber ansonsten beliebige Quer schnitte aufweisen.Basically, the wires can otherwise be any cross have cuts.
Es ist auch denkbar, die Membranen 2 dadurch herzustellen, daß man sie ohne Vorspannung wickelt. Auf solche Membranen 2 wird dann ein axialer Druck unter bleibender Materialverformung ausgeübt. Werden z. B. die Membranen 2 auf einen Windungsabstand von 5,0 µm gewickelt, kann durch einen entsprechenden, abge stimmten axialen Druck jeder bleibende Windungsabstand bis herab auf 0,1 µm erreicht werden.It is also conceivable to manufacture the membranes 2 by winding them without pretensioning. An axial pressure is then exerted on such membranes 2 with permanent deformation of the material. Are z. B. the membranes 2 wound to a winding distance of 5.0 microns, each permanent turn distance can be achieved down to 0.1 microns by a corresponding, abge tuned axial pressure.
Schließlich ist es auch noch möglich, einen Draht zu verwenden, der eine Schutzschicht aufweist. In einfachster Form kann sie aus einem Gleitmittel bestehen, das den Wickelvorgang erleich tert. Diese Drahtschicht kann auf chemische oder thermische Weise beseitigt werden. Hierdurch verringert sich unter Ver ringerung der Vorspannung auch der Windungsabstand. Der Win dungsabstand ist bleibend. Die Größe des Abstandes kann von der Art und Stärke der Schutz- bzw. der Distanzschicht auf dem Draht abhängen.Finally, it is also possible to use a wire which has a protective layer. In the simplest form it can consist of a lubricant that facilitates the winding process tert. This wire layer can be chemical or thermal Way to be eliminated. This will reduce under Ver reduction of the pre-tension also the winding distance. The win distance is constant. The size of the distance can vary from that Type and thickness of the protective or spacer layer on the Hang wire.
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Cited By (1)
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DE102006048080A1 (en) * | 2006-10-10 | 2008-04-17 | Bergemann, Dieter, Dr.-Ing. | Device for filter-aid-free filtration of medium, comprises a coiled steel wire, which is used as filter and is a flexible-plastic wire with a form-stable, self-supporting cylindrical structure linked up in longitudinal direction |
-
1992
- 1992-10-06 DE DE4233639A patent/DE4233639A1/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
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DE102006048080A1 (en) * | 2006-10-10 | 2008-04-17 | Bergemann, Dieter, Dr.-Ing. | Device for filter-aid-free filtration of medium, comprises a coiled steel wire, which is used as filter and is a flexible-plastic wire with a form-stable, self-supporting cylindrical structure linked up in longitudinal direction |
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