DE4308404A1 - Rohrmodul für die Ultrafiltration - Google Patents

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Rohrmodul für Ultrafiltration nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Rohrmodule werden verwendet z. B. bei Ultrafiltrationsanlagen zur Trennung von Emulsionen, z. B. Öl-Wasser-Emulsionen oder emulgierten Gemischen, bestehend aus Öl, Tensiden und Wasser.

Derartige Rohrmodule werden zum Beispiel bei der Wasseraufbereitung von entsprechenden Waschwassern in den Autowaschanlagen, bei chemischen Verfahrensanlagen und Industrie-Reinigungsanlagen, z. B. Phosphatieranlagen, verwendet.

Ein Rohrmodul nach dem Stand der Technik besteht im wesentlichen aus zwei koaxial ineinander geführten Längsrohren, die einen gegenseitigen radialen Abstand zueinander einnehmen. Das Innenrohr ist an einer bestimmten Umfangsstelle in Längsrichtung perforiert (gelocht), wobei in Richtung der Längsachse dieses Rohres mehrfach angeordnete Bohrungen in normalem Abstand von ca. 25-30 mm vorhanden sind.

Zwischen dem Außen- und dem Innenrohr fließt das Filtrat bzw. Permeat und durch das Innenrohr hindurch fließt das Schmutzwasser.

Das auf der Eingangsseite in das Rohrmodul eintretende Abwasser wird als Feed bezeichnet, während das auf der Ausgangsseite austretende Wasser als Retentat bezeichnet wird.

Die beiden Rohre bestehen bevorzugt aus einem Edelstahl.

Radial am Außenrohr ist ein Anschlußstutzen angeschweißt für den Ablauf des Permeats (Filtrat = gereinigtes Wasser).

Am Innenumfang des Innenrohres ist hierbei über die gesamte Lange hinweg gesehen ein Drainage-Vlies spiralförmig gewickelt und eingeklebt.

Am Innenumfang des Innenrohres ist radial einwärts des vorher genannten Vlieses eine schlauchförmige Membrane angezogen, die sich ebenfalls über die gesamte Länge des Innenrohres hinweg erstreckt. Es besteht aus einem Kunststoffmaterial z. B. einem Polysulfon.

Bei dem Kunststoff-Material der Membrane handelt es sich um einen thermoplastischen Kunststoff, der auf der Innenseite bedampft ist.

Hierbei ist es bekannt, die Halterung des Vlieses im Innenrohr über eine Klebung so zu gestalten, daß das spiralig gewickelte Vlies nur im Bereich von etwa 2-3 Wendelgängen im vorderen und hinteren Bereich des Innenrohres festgeklebt wird.

Bei diesen Membranen ist Zweck, Lösungen von niedermolekularen Substraten zu trennen, wobei hohe Drücke mit sehr hohen Flußraten vorkommen können. Das Trägermaterial der Membran besteht bevorzugt aus einem Polypropylen mit einem Gewicht von ca. 100 g pro qm. Der maximale Betriebsdruck kann bis 10 bar betragen.

In der Regel werden derartige Rohrmodule zur Abwasseraufbereitung, zur Farbstoff- und Detergentien-Entsalzung und zur Aufbereitung pharmazeutischer Produkte verwendet.

Hierbei ist das verwendete Polysulfon-Material hydrophil.

Bei den bisher bekannten Rohrmodulen besteht der Nachteil, daß die im Innenrohr angeordnete Membran nur schwer auswechselbar ist. Bei der bisherigen Ausführung wurden nämlich die Stirnseiten mit dem Außenrohr untrennbar verschweißt. Daher waren die beiden Rohre nach entsprechender Montage nicht mehr voneinander zu trennen. Die Auswechslung der Membran und die evtl. Auswechslung des Vlieses stieß dann auf erhebliche Schwierigkeiten, denn zu diesem Zweck muß zunächst ein Haltering genommen werden und auf eine sehr mühsame Art der Anfangsbereich des Drainagevlieses von der Klebung gelöst werden, mit einer sehr schwierigen und mitunter nicht 100%igen Durchführbarkeit Es blieben Kleberreste auf der Innenrohrseite zurück, die sich wiederum sehr nachteilig beim Einbringen eines neuen Vlieses auswirken. Diesen Vorgang mußte man von beiden Seiten her vornehmen mit den bereits erwähnten Nachteilen.

Im Falle der Membran setzte sich das Drainagevlies mit Schmutz zu. Dies wiederum hatte den erheblichen Nachteil, daß sich der Schmutz dazwischen absetzte und dieser Schmutz so gut wie nicht mehr aus dem konzentrischen Bereich entnommen werden konnte.

Bei der bisherigen Ausführung war ein Membran-Stützring als Kunststoff-Stützring (Polyamid-Ring als Spritzgußteil) ausgeführt.

Dieser Ring hatte den Nachteil, daß es lediglich eine Linienberührung gab und gleichzeitig hatte der Polyamid-Ring, die negative Eigenschaft, daß er bei höheren Temperaturen zu fließen begann und keine 100%ige Abdichtung gewährleistete.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Rohrmodul der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß eine leichte Auswechslung der Membran und des Vlieses gegeben ist und daß der konzentrische Bereich zwischen dem Innen- und dem Außenrohr leicht zu reinigen ist.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre des Anspruchs 1 gekennzeichnet.

Wesentliches Merkmal der Erfindung ist es, daß die beiden Rohre lösbar miteinander verbunden sind, indem das Innenrohr stirnseitig ein Außengewinde aufweist, welches in ein zugeordnetes Innengewinde eines Modulkopfes eingeschraubt ist, wobei am Außenumfang des Modulkopfes mindestens die eine Seite des Außenrohres mit diesem Modulkopf verschweißt ist, während die gegenüberliegende Seite auf dem Modulkopf aufgesteckt ist.

Wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist also die leichte Auswechselbarkeit und die leichte Lösbarkeit vom Innenrohr in bezug auf das Außenrohr. Damit ergibt sich der wesentliche Vorteil, daß die beiden Teile auseinandergezogen werden können und die Membran und ggf. auch das Vlies leicht aus dem Innenrohr heraus entnommen werden können. Nachdem sich das Vlies und die Membran auch am Innenumfang des Modulkopfes in diesen hinein erstrecken, kann man bei der Entfernung des Modulkopfes die beiden Teile (Vlies und Membran) leicht zugänglich gestalten und kann diese Teile auswechseln.

Weil also das Drainagevlies beispielsweise ca. 40 mm über das Innenrohr vorsteht, kann man die vorher erwähnte Klebung, die sich auf ca. 100 mm in den Innenbereich des Innenrohres erstreckt, relativ einfach lösen, ohne daß man Kleberückstande hat.

Ebenso ist eine leichte Reinigung des konzentrischen Ringraumes zwischen dem Außenumfang des Innenrohres und dem Innenumfang des Außenrohres möglich, weil die beiden Teile auseinandergezogen werden können und der Reinigung frei zugänglich sind.

Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung ist, daß der Stützring nun nicht mehr die vorher erwähnte zylindrische Stützfläche mit der Linienberührung aufweist, sondern daß neuerungsgemäß ein Stützring vorgesehen ist, der ein konisches Profil aufweist, das z. B. in Form einer Parabel profiliert ist. Eine solche Kurve bietet den Vorteil, daß man über einen größeren Bereich eine Linienberührung bekommt, wenn man diese Linie über den Gesamtumfang rotieren läßt, kommt es zu einer flächenartigen Abdichtung. Die Abdichtungswirkung des erfindungsgemäßen Stützrings ist also derjenigen des bekannten Stützringes wesentlich überlegen.

Darüber hinaus ist dieser neue Stützring aus Edelstahl ausgeführt und besitzt nicht die beim Kunststoffring beschriebenen negativen Eigenschaften.

Der Stützring wird durch eine Überwurfmutter gehalten. Es handelt sich hierbei in der Regel um einen Rohrbogen, um einen U-förmigen Rohrbogen, der mit zwei Überwurfmuttern versehen ist. Über diese zwei Überwurfmuttern werden wiederum zwei Module miteinander verbunden.

Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.

Alle in den Unterlagen - einschließlich der Zusammenfassung - offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung werden als erfindungswesentlich bean­ sprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von mehrere Ausführungswege darstellenden Zeichnungen naher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere wesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.

Es zeigen:

Fig. 1 schematisiert im Schnitt ein Rohrmodul nach der Erfindung,

Fig. 2 vergrößert einen Teilschnitt durch das stirnseitige Ende des Modulkopfes,

Fig. 3 der Modulkopf in seiner Befestigung im Innen- und Außenrohr ohne Darstellung der Membran und des Vlieses,

Fig. 4 ein Stützring im Schnitt,

Fig. 5 eine erste Ausführung der im Vergleich zu Fig. 1 gegenüberliegenden Befestigung des Modulkopfes im Außenrohr,

Fig. 6 eine zweite Ausführungsform der Befestigung des gegenüberliegenden Modulkopfes im Außenrohr.

Gemaß den Fig. 1 und 2 besteht das Rohrmodul im wesentlichen aus einem Innenrohr 5, welches aus einem Edelstahlmaterial ausgebildet ist und welches in Richtung seiner axialen Längserstreckung eine Reihe von Bohrungen 10 aufweist. Im Innenumfang des Innenrohres 5 ist hierbei spiralig ein Vlies 8 eingewickelt, welches wiederum an seinem Innenumfang von einer schlauchförmigen Membran 9 radial einwärts abgestützt ist.

Das Abwasser fließt in Pfeilrichtung 20 durch den rechtsseitig in Fig. 1 dargestellten Modulkopf 1 in den Innenraum des Innenrohres 5 hinein und permeiert die Membran, dringt durch das Vlies 8 hindurch und gelangt in den konzentrischen Ringraum 19, der zwischen dem Außenumfang des Innenrohres und dem Innenumfang eines Außenrohres 7 ausgebildet ist.

Über den Anschlußstutzen 4, der radial an der einen Seite des Außenrohres 7 angesetzt ist, tritt das Permeat in Pfeilrichtung 21 zur Wiederverwendung aus.

Wichtig ist nun, daß die beiden Rohre 5, 7 lösbar miteinander verbunden sind, wobei anhand der Fig. 1 und 2 die lösbare Verbindung des linksseitig angeordneten Modulkopfes 1 näher erläutert wird.

In einer ersten Ausführungsform ist hierbei der Modulkopf 1 an seinem Außenumfang gemäß Fig. 3 mit einem Gewinde 13 versehen, auf welches das zugeordnete Innengewinde des Außenrohres 7 aufgeschraubt ist. Bei diesem Gewinde handelt es sich hierbei um ein Dichtgewinde nach DIN 158.

In Fig. 3 sind der zeichnerischen Vereinfachung halber auch noch andere Lösungen mit eingezeichnet, weil dort dargestellt ist, daß die Stirnseite des Außenrohres 7 über eine Schweißnaht 14 mit dem Modulkopf 1 verbunden ist. Diese Verbindungsart kann nur an der einen Seite, z. B. an dem rechts angeordneten Modulkopf 1 verwendet werden, während der links verwendete Modulkopf 1 das vorher erwähnte Gewinde 13 aufweist.

Wenn ein derartiges Gewinde 13 vorhanden ist, dann ist es gemäß Fig. 6 vorgesehen, daß das Innenrohr 5 in den Modulkopf lediglich dichtend eingesteckt ist, ohne daß hierbei ein Gewinde vorhanden ist. Hierbei ist dann im Modulkopf innenseitig ein O-Ring 22 gemäß Fig. 6 angeordnet, der sich abdichtend am Außenumfang des Innenrohres 5 anlegt.

Während also beispielsweise an der Eintrittsseite (Pfeilrichtung 20) der Modulkopf 1 mit dem Außenrohr 7 über die vorher erwähnte Schweißnaht 14 verbunden sein kann, kann auf der gegenüberliegenden Seite der Modulkopf lösbar mit dem Außenrohr über die Verbindung nach Fig. 5 oder über die Verbindung nach Fig. 6 verbunden sein.

Wenn also auf der Eintrittsseite der Modulkopf 1 mit dem Außenrohr über die Schweißnaht 14 verbunden ist, muß das Innenrohr 5 über eine Gewindeschraubverbindung 11, 12 mit dem Modulkopf verbunden werden.

Gemäß Fig. 2 ist hierbei das Vlies 8 bis in den Bereich des Modulkopfes 1 geführt, endet aber kurz vor der Stirnseite des Modulkopfes 1. Die Membrane 9 ist aus dem Modulkopf 1 herausgeführt und wird an der Stirnseite des Modulkopfes 1 gemäß Fig. 2 durch einen Haltering 3 getragen, der an seinem Innenumfang einen O-Ring 18 aufweist. Zur Abstützung der Membran 9 dient ein Stützring 2, der eine konische Dichtfläche 17 aufweist (vgl. auch Fig. 4), die sich über eine größere Flächenerstreckung hinweg dichtend an der Membran 9 anlegt. Es kommt hierbei zu einer Abdichtung zwischen dem O-Ring 18 und der Membran 9 sowie der zugeordneten Dichtflache 17 des Stützringes 2.

Der Stützring 2 weist an seinem vorderen, stirnseitigen Ende einen weiteren O-Ring 6 auf, der mit einer Überwurfmutter 23 in Verbindung steht, welche Überwurfmutter Teil eines Rohrbogens 24 ist.

Die Überwurfmutter ist hierbei auf ein Gewinde 15 des Modulkopfes 1 aufgeschraubt.

Es wird hierbei bevorzugt, wenn am Innenumfang des Modulkopfes 1 eine Freistellung 16 vorgesehen ist, die das Einfahren mit einem Werkzeug im Modulkopf 1 erleichtert, um in diesem Bereich das Vlies 8 zu lösen, wenn die Membran 9 bereits schon herausgezogen wurde.

Kern der Erfindung ist also, daß das Rohrmodul auf beiden Seiten jeweils einen Modulkopf aufweist, wobei der Modulkopf auf beiden Seiten des Rohrmoduls lösbar und abdichtend mit dem Innenrohr verbunden ist, während das Außenrohr an der einen Seite fest mit dem Modulkopf, z. B. über eine Schweißnaht verbunden sein könnte, während auf der anderen Seite wiederum eine lösbare Dichtverbindung vorhanden ist.

Es können auch in einer anderen Ausführungsform beide Seiten des Außenrohres lösbar mit dem zugeordneten Modulkopf verbunden sein.

Die kostengünstigste Lösung wird dann verwirklicht.

ZEICHNUNGS-LEGENDE

 1 Modulkopf
 2 Stützring
 3 Haltering
 4 Anschlußstutzen
 5 Innenrohr
 6 O-Ring
 7 Außenrohr
 8 Vlies
 9 Membran
10 Bohrung
11 Außengewinde (Innenrohr 5)
12 Innengewinde (Außenrohr 7)
13 Gewinde
14 Schweißnaht
15 Gewinde
16 Freistellung
17 Dichtfläche
18 O-Ring
19 Ringraum
20 Pfeilrichtung
21 Pfeilrichtung
22 O-Ring
23 Überwurfmutter
24 Rohrbogen

Claims (5)

1. Rohrmodul für die Ultrafiltration mit einem Innenrohr aus Edelstahl, zu dem beabstandet und konzentrisch ein Außenrohr, ebenfalls aus Edelstahl angeordnet ist, mit einem Filtervlies, gegebenenfalls abgedeckt von einer Membran, in dem Ringraum zwischen den Rohren, wobei über die Länge des Innenrohres in diesem Löcher für den Durchtritt eines Mediums vorgesehen sind, das das Modul über wenigstens einen Stutzen am Außenrohr verläßt, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Enden des Rohrmoduls jeweils ein Modulkopf (1) vorgesehen ist, der jeweils lösbar und abdichtend mit dem Innenrohr (5) verbunden ist.

2. Rohrmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (7) zumindest an einer Seite lösbar und abdichtend mit dem betreffenden Modulkopf (1) verbunden ist.

3. Rohrmodul nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulkopf (1) einen vorzugsweise aus Edelstahl bestehenden Stützring (2) mit einer konischen Dichtfläche (17) hat.

4. Rohrmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (9) stirnseitig über das Vlies (8) übersteht.

5. Rohrmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein stirnseitig vorgesehener Stützring (2), vorzugsweise aus Edelstahl, mit Hilfe einer U-förmigen Überwurfmutter (23) am Rohrmodul (1) befestigt ist, die ein weiteres Rohrmodul (24) anschließt.