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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trennen eines Fluids in
mindestens zwei Fraktionen.
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Die
Erfindung gilt insbesondere für
das Trennen von Farbe und Lösemittel
in Farb- oder Spülwasserrückgewinnungsbehältern von
Kraftfahrzeugkarosserien in einer Kataphorese-Lackieranlage.
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Zahlreiche
Fluide und insbesondere zahlreiche Flüssigkeiten, die unter Industriebedingungen genutzt
werden, erfordern Trennvorgänge,
um zum Beispiel in einem industriellen Prozess, in dem sie verwendet
werden, regeneriert und recycliert zu werden.
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In
bestimmten Fällen
wird eine der abgetrennten Fraktionen des Fluids eliminiert, wobei
die andere Fraktion weiter verwendet wird, in anderen Fällen wiederum
werden die zwei durch das Trennen erzielten Fraktionen wieder verwendet.
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In
dem Fall der Elektro- oder Kataphorese-Lackieranlagen von Kraftfahrzeugkarosserien zielt
dieser Vorgang allgemein darauf ab, eine Rostschutzunterschicht
auf der Karosserie zu bilden, wobei die Trennvorgänge auf
dem Farbbad ausgeführt werden
können,
in das man die Karosserien taucht, oder auf dem nach dem Spülen der
Karosserie zurückgewonnenen
Wasser. Man gewinnt in beiden Fällen
eine erste Fraktion zurück,
die aus dem Lösemittel
der Farbe besteht, das heißt
im Allgemeinen einem Gemisch aus demineralisiertem Wasser und organischen
Lösemitteln,
das auch Salz und andere Substanzen enthalten kann. Diese erste
Fraktion kann zum Spülen
der Karosserien wieder verwendet werden. Eine zweite zurückgewonnene
Fraktion, die aus der Farbe besteht, kann in den Behälter, der
das Farbbad enthält,
zurückgeführt werden.
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Bei
anderen Anwendungen im Bereich der Automobilindustrie und allgemeiner
in der Mechanik oder Oberflächenbehandlung,
kann man dazu geführt
werden, das Trennen von Substanzen auszuführen, die in synthetischen Ölen oder
Spülwässern industrieller
Objekte nach dem Entfetten, Phosphatieren und Lackieren enthalten
sind, oder auch das Rückgewinnen
von wasserlöslicher
Farbe auszuführen.
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In
dem Gebiet des Umweltschutzes kann es auch erforderlich sein, Trennvorgänge auszuführen, zum
Beispiel für
die Schneidölaufbereitung,
Aufbereitung biologisch abbaubarer oder biologisch nicht abbaubarer
Abwässer.
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Die
industriell verwendeten Trennvorrichtungen weisen im Allgemeinen
eine Filtermembran auf, mit der das Fluid, an dem man den Trennvorgang durchführen will,
in Kontakt gebracht wird, so dass zumindest ein Teil des Fluids
die Filtermembran durchquert.
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Man
kann ein Filtern ausführen,
indem man die Membran von einer ersten Fraktion des Fluids durchqueren
lässt,
wobei eine zweite Fraktion, die in dem Fluid in homogener oder nicht
homogener Form enthalten ist, von der Filtermembran, deren Poren das
Durchqueren durch die erste Fraktion des Fluids erlauben, zurückgehalten
werden.
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Ein übliches
Filterverfahren, bei dem das Fluid durch die Membran schwerkraftbedingt
oder durch Druckunterschied gefördert
wird, weist den Nachteil auf, dass es ein schnelles Verstopfen der
Filtermembran auf Grund der Tatsache bewirkt, dass die Partikel
der Fraktion des Fluids, die von der Membran zurückgehalten wird, gegen die
Fläche
der Membran gedrückt
werden und dazu tendieren, sich auf der Oberfläche der Membran oder in den
Poren, die die Membran durchqueren, zu fixieren.
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Es
ist sehr oft vorzuziehen, ein Trennverfahren mit Tangentialzirkulation
des Fluids in Berührung mit
der Membran heranzuziehen, wie zum Beispiel die Ultrafiltration,
die eine Membran anwendet, deren Poren eine Nanometergröße haben.
Um das Trennen auszuführen,
bringt man das Fluid in Zirkulation mit einer Fläche der Membran entlang einer
Tangentialrichtung in Berührung.
Das Fluid erzeugt daher ein kontinuierliches Spülen der Membran, so dass die Partikel,
die die Ultrafiltrationsmembran nicht durchqueren können, von
dem Fluid mitgenommen werden und daher nicht dazu tendieren, sich
auf der Oberfläche
der Ultrafiltrationsmembran anzusammeln.
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Man
schafft zu beiden Seiten der Membran einen Druckunterschied, der
in der Größenordnung von
einigen Bar liegen kann, der das Durchgehen eines Bruchteils des
Fluids durch die Poren der Membran sicherstellt, wobei diese Fraktion
des Fluids Permeat genannt wird.
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Die
andere Fraktion des Fluids, die Retentat genannt wird, die die Ultrafiltrationsmembran
durch die Poren dieser Membran durchqueren kann, zirkuliert in Berührung mit
der Oberfläche
der Ultrafiltrationsmembran in eine tangentiale Richtung, um in
der Nähe
eines Endes der Membran zurückgewonnen
zu werden.
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In
dem Fall der Trennung von Lösemittel
und Farbe, bildet das Lösemittel
das Permeat und die Farbe das Retentat.
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Man
kennt Ultrafiltrations-Trennvorrichtungen, die aus Modulen bestehen,
in welchen die Ultrafiltrationsmembranen auf sich selbst mit Einfügen eines
Gitters zwischen die aufeinander folgenden Wicklungen der Membran
aufgewickelt sind. Bei solchen Modulen, Spiralmodule genannt, wird
das Fluid in Zirkulation durch das Beabstandungsgitter verlangsamt
und außerdem
können
die Partikel, die von dem Retentat transportiert werden können, die
Gitter verstopfen.
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Es
wurden Fluidtrennmodule durch Ultrafiltration vorgeschlagen, bei
welchen das Fluid und das Retentat, die tangential in Bezug zu der
Ultrafiltrationsmembran zirkulieren, von keinem zwischen die Membranen
eingefügten
Element verlangsamt werden.
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Derartige
Ultrafiltrationstrennmodule können insbesondere
ebene Membranenträgerplatten
aufweisen, die zwei entgegen gesetzte Seiten haben, auf welchen
jeweils eine Ultrafiltrationsmembran befestigt ist. Im Allgemeinen
wird die Ultrafiltrationsmembran auf einen Teil der Oberfläche der
Membranenträgerplatte
angebaut, der Fluidführungsmittel aufweist,
zum Beispiel Rippen, die untereinander Rillen für das Drainieren des Permeats
abgrenzen, das die Ultrafiltrationsmembran zu den Ableitungskanälen durchquert,
die in einem seitlichen Teil der Membrantragplatte vorgesehen werden
können
und das Erzielen von Turbulenzen in den Strömen des Fluids. Jede der Membranen
grenzt mit dem Teil der Membranenträgerplatte, auf der sie angebaut
und befestigt ist, einen Permeatrückgewinnungsraum ab, in dem das
Permeat zu den Ableitungskanälen
im Inneren der Rillen angetrieben wird.
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Die
Membranenträgerplatten,
die ein Ultrafiltrationsmodul bilden, werden eine an die andere
mit Einfügen
einer Dichtung zwischen die peripheren Teile von zwei aufeinander
folgenden Platten gebildet. Die Dichtung stellt das dichte Schließen zur
Außenseite
des Moduls eines Fluidaufnahme- und Zirkulationsraum sicher, wobei
der Fluidaufnahmeraum im Inneren des Moduls durch zwei Ultrafiltrationsmembranen
in Gegenüberlage,
die auf zwei Seiten in Gegenüberlage
von zwei benachbarten Membranenträgerplatten befestigt sind,
abgegrenzt wird.
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Die
zwischen zwei aufeinander folgende Membranenträgerplatten eingefügten Dichtungen gewährleisten
auch das Halten einer Beabstandung zwischen den Membranenträgerplatten
und zwischen den Membranen in Gegenüberlage, das erforderlich ist,
um das Durchgehen des zu filternden Fluids in Zirkulation zwischen
den zwei Membranen in Gegenüberlage
im Inneren des Aufnahme- und Zirkulationsraums sicherzustellen.
Mittel zum Versorgen des Fluidaufnahme- und Fluidzirkulationsraums sind
an einem der Enden der Membranenträgerplatten vorgesehen, und
Rückgewinnungsmittel
des Retentats sind an den entgegen gesetzten Enden der Membranenträgerplatten
vorgesehen. Während
der Zirkulation des Fluids in den Aufnahme- und Zirkulationsräumen zwischen
den Membranen durchquert die erste Fraktion des Fluids, die das
Permeat bildet, die Membranen von einer Seite des Aufnahme- und Zirkulationsraums
zur anderen, um in die Permeatrückgewinnungsräume einzudringen,
die von jeder der Membranen abgegrenzt werden. Das Fluid, das in
den Aufnahme- und Zirkulationsräumen
zirkuliert, das von der ersten Fraktion, die das Permeat bildet, getrennt
wird, zum Beispiel ein Lösemittel
in dem Fall eines Lösemittel-
und Farbgemischs, bildet das Retentat, das zum Beispiel in dem oben
in Betracht gezogenen Fall aus Farbe besteht.
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Das
Permeat, das in die Rückgewinnungsräume eindringt,
wird von den Rillen der Membranenträgerplatten drainiert, um zu
Rückgewinnungsmitteln
zu gelangen, die mit Ableitmitteln des Permeats, die an das Ultrafiltrationsmodul
angeschlossen sind, kommunizieren.
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An
seinen Enden, das heißt
auf dem Niveau der ersten und der letzten Platte der Stapelung des Moduls,
ist dieses durch starre Platten oder Rückhaltungen verschlossen, die
gegen die erste und die letzte Platte des Moduls mit Einfügen einer
Dichtung angebaut sind. Die Fluidzufuhr, auf der man das Trennen
und Rückgewinnen
des Permeats und des Retentats ausführt, kann auf dem Niveau der
Rückhaltungen
ausgeführt
werden.
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Zugstäbe gewährleisten
das Zusammenfügen
mit Spannen der Membranenträgerplatten
gegeneinander über
Dichtungen zwischen den zwei Rückhaltungen.
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Ferner
kann eine Trennvorrichtung oder ein Trennmodul mehrere aufeinander
folgende Untereinheiten aufweisen, die voneinander durch Trennplatten
getrennt werden, wobei die verschiedenen aufeinander folgenden Module
zwischen zwei Rückhalteplatten
an den Enden der Vorrichtung eingefügt sind.
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Im
Inneren einer Untereinheit eines Moduls, zwischen zwei Trennplatten
oder zwischen einer Rückhalteplatte
und einer Trennplatte, wird das Fluid in den verschiedenen aufeinander
folgenden Aufnahme- und Zirkulationsräumen verteilt, und das Retentat
wird an dem Ausgang der Zirkulationsräume zurückgewonnen und am Ausgang der
Untereinheit gesammelt, um eventuell in die nächste Untereinheit eingeführt zu werden.
Das Retentat wird in den Zirkulationsräumen verteilt und bildet das
Fluid, auf dem man das Trennen in der zweiten Untereinheit ausführt. Mit
anderen Worten sind die verschiedenen Zirkulationsräume einer
Untereinheit parallel installiert und die aufeinander folgenden
Untereinheiten eines Moduls sind in Serie installiert.
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Die
aufeinander folgenden Membranenträgerplatten der Untereinheiten
und die aufeinander folgenden Untereinheiten eines Moduls sind in
nebeneinander liegenden Positionen mit Einfügen von Dichtungen durch Zugstäbe zusammengefügt, deren Spannen
auf dem Niveau der Rückhalteplatten
sichergestellt wird. Jeder der Zugstäbe durchquert einen peripheren
Teil jeder der Membranenträgerplatten,
der Trennplatten und der Rückhalteplatten.
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Das
Permeat wird in jedem der Permeatrückgewinnungsräume, die
zwischen einer Membran und einer Seite einer Membranenträgerplatte
abgegrenzt werden, zu Rückgewinnungsmitteln
drainiert, die mit Ableitungskanälen
des Permeats kommunizieren, die mit Pumpmitteln außerhalb
des Filtermoduls verbunden sein können.
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Die
Ableitungskanäle
des Permeats können aus Öffnungen
gebildet werden, die die Membranenträgerplatten, die Trennplatten
und mindestens eine der Rückhalteplatten
durchqueren, die miteinander gefluchtet bei der Montage des Moduls
platziert werden. Diese kompakte Anordnung weist Vorteile auf, die
Zirkulation des Permeats, die ganz im Inneren des Moduls erfolgt,
kann jedoch von außerhalb
des Moduls her nicht sichtbar gemacht werden, so dass eine Sichtprüfung des
Funktionierens der verschiedenen Elemente, die das Modul bilden,
nicht ausgeführt
werden kann. Insbesondere, wenn man eine Färbung oder eine Trübung des
Permeats am Ausgang des Moduls aufgrund der Tatsache feststellt, dass
mindestens eine Membran ein Leck aufweist, verfügt man nicht über ein
einfaches Mittel, um die Position der Membran, die ein Leck aufweist,
zu bestimmen, und um die Fluidzirkulation in dem Permeatrückgewinnungsraum,
der von der Membran mit einem Leck abgegrenzt wird, zu schließen. Ferner
ist die Färbung
oder Trübung
des Permeats am Ausgang des Moduls aufgrund der Verdünnung des
Permeats, das von den verschiedenen Elementen des Moduls kommt,
nur sichtbar, wenn der Leckdurchsatz durch die defekte Membran sehr
stark geworden ist.
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Die
Beschädigung
der Membranen, die zum Erscheinen eines Lecks führt, kann großteils eingeschränkt oder
vermieden werden, indem man Maßnahmen
trifft, um zu vermeiden, dass die Elemente, die die Membranen beschädigen können, mit
ihnen in Berührung
kommen. Um zum Beispiel das Inkontaktkommen von Feststoffpartikeln
mit verbotenen Maßen,
die die Ultrafiltrationsmembranen zerreißen können, mit den Ultrafiltrationsmembranen
zu vermeiden, kann man ein Vorfiltern des Fluids vor seinem Einführen in
das Ultrafiltrationsmodul durchführen.
Man kann auch Vorsichtsmaßnahmen
in Zusammenhang mit den Gebrauchsbedingungen der Ultrafiltrationsanlage
treffen, zum Beispiel in Zusammenhang mit Stopp- und Neustartvorgängen der
Anlage.
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Es
bleibt jedoch eine nicht vernachlässigbare Beschädigungsgefahr
der Membranen während des
Betriebs der Trennvorrichtung.
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Bestimmte
Ultrafiltrationsmodultypen erlauben das Durchführen einer Kontrolle des Betriebs
der verschiedenen Elemente des Moduls und insbesondere eine Leckkontrolle
an den Membranen des Moduls. In diesen Anlagen ist jeder der Permeatrückgewinnungsräume mit
einem oder mehreren Sammlern verbunden, die außerhalb des Moduls angeordnet sind,
und zwar über
durchsichtige biegsame Leitungen, die es erlauben, das Fließen von
Permeat, das von jedem der Rückgewinnungsräume kommt,
sichtbar zu machen.
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Wenn
eine bestimmte Färbung
oder bestimmte Trübung
des Permeats im Inneren einer biegsamen Verbindungsleitung eines
Permeatrückgewinnungsraums
zu einem Sammler erscheint, steckt man die beiden Enden der Verbindungsleitung auf
dem Niveau des Ultrafiltrationsmoduls und des Sammlermoduls ab,
und man verschließt
den Ausgang des Moduls und den Eingang des Sammlers mit Stopfen.
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Man
kann auch das Ende der Verbindungsleitung außerhalb des Moduls mit einem
Leckrückgewinnungssammler
verbinden.
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Das
Dokument
US-A-4 272
373 beschreibt eine Vorrichtung für den Transfer von Substanzen zwischen
einem ersten und einem zweiten Fluid, die Zirkulationsmittel des
ersten Fluids in einem Teil der Vorrichtung aufweist, wobei mehrere
Abstandsplatten Zirkulationskanäle
für das
zweite Fluid und einstellbare Steuermittel haben, um das Einführen des zweiten
Fluids nur in eine vorbestimmte Anzahl von Abstandsplatten zu steuern.
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Das
Dokument
JP 2000 301134 beschreibt eine
Reinigungsvorrichtung, in der gereinigtes Wasser, das durch mehrere
Reinigungsfilter erzielt wird, in jeweilige durchsichtige oder durchscheinende
Kanäle
geladen und dann zu einem Sammelkanal geleitet wird, wobei die jeweiligen
Kanäle
zwischen einem Leuchtelement, das ein Licht des Typs Infrarotstrahlen
sendet, und einem Empfangselement, das das Licht empfängt, platziert
werden, und die Dichte des Abwassers des gereinigten Wassers, das
in den Kanälen
durchläuft,
kann gemessen werden.
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Das
Dokument
WO-A-02 076
529 beschreibt eine Vorrichtung mit einer ersten und einer
zweiten Platte, die Kanäle
aufweisen. Eine gasdurchlässige Membran
ist zwischen den Kanälen
angeordnet. Gemäß einer
Ausführungsform
kann die Vorrichtung auch Seitenwände aus durchsichtigem Polycarbonat aufweisen,
was es erlaubt, Lecks zu sehen.
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Auf
jeden Fall erfordern die Schließ-
oder Anschlussvorgänge
an einen Lecksammler die Demontage einer Verbindungsleitung, was
zu einem Auswurf von Permeat in den Raum führt, in dem sich die Anlage
befindet, und eventuell zu einem Inkontaktbringen der Bediener,
die mit dem Verschließen
oder dem Anschließen
an den Lecksammler beauftragt sind, mit dem Permeat, was unangenehm
oder je nach der Beschaffenheit des behandelten Fluids sogar gefährlich sein
kann.
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Ferner
laufen biegsame Anschlussschläuche,
die sich außerhalb
des Moduls befinden, Gefahr, von den Bedienern oder Fördergeräten, die
in der Nähe
des Moduls zirkulieren, erfasst oder beschädigt zu werden.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Vorrichtung zum
Trennen eines Fluids in eine erste Fraktion und mindestens eine
zweite Fraktion durch Inkontaktbringen des Fluids mit mindestens
einer Filtermembran vorzuschlagen, die mindestens eine Untereinheit
von Membranenträgerplatten auf
jeder der Seiten aufweist, welchen entgegen gesetzt eine Filtermembran
befestigt ist, die auf einem Teil der Membranenträgerplatte
angebaut ist, die Fluidführungsmittel
zum Drainieren der ersten Fraktion des Fluids, das die Membran durchquert,
zu Ableitungskanälen
der ersten Fraktion des Fluids in einem Teil aufweist, der neben
einem Seitenrand der Membranenträgerplatte
liegt, im Inneren eines Rückgewinnungsraums,
der zwischen der Membran und der Membranenträgerplatte abgegrenzt ist, und
das Erzielen von Turbulenzen auf dem Strömen des Fluids, wobei die Membranenträgerplatten
der Untereinheit eine auf die andere dicht an ihren peripheren Rand angebaut
werden, wobei zwei benachbarte Platten einen Fluidaufnahme- und
Zirkulationsraum zwischen zwei Membranen abgrenzen, die auf gegenüber liegenden
Seiten der zwei benachbarten Platten befestigt sind, Mittel zum
Zuführen
von Fluid zu den Zirkulationsräumen,
Rückgewinnungsmittel
der ersten Fluidfraktion in Kommunikation mit Einheiten von Ableitungskanälen der
ersten Fluidfraktion und Rückgewinnungsmittel
des Fluids, das von der ersten Fraktion getrennt wird, das mindestens
eine zweite Fraktion des Fluids bildet, wobei es diese Vorrichtung erlaubt,
leicht eine Überwachung
des Betriebs der verschiedenen Membranen der Einheit sicherzustellen,
ohne biegsame Schläuche
zu verwenden, die außerhalb
der Trennvorrichtung zerstört
werden können,
und ein Verschließen
des Rückgewinnungsraums,
der von einer Membran, die ein Leck aufweist, abgegrenzt wird, herzustellen,
ohne einen Verschluss- oder Anschlussvorgang biegsamer Schläuche zu
erfordern.
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Mit
dieser Zielsetzung weisen die Einheiten von Ableitungskanälen für jede der
Platten der Untereinheit und für
jeden der Rückgewinnungsräume einen
Abschnitt auf, der im Inneren eines starren Teils neben dem Seitenrand
der Membranenträgerplatte eingerichtet
ist, die zu einem Verschlussmittel gehört, das betätigt werden kann, um die Zirkulation
in dem entsprechenden Rückgewinnungsraum
zu stoppen.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
kann einzeln oder kombiniert die folgenden Merkmale aufweisen:
- – der
starre Teil neben dem seitlichen Rand der Membranenträgerplatte
ist ein angebauter Teil aus durchsichtigem Kunststoff, der seitlich
in Bezug auf den seitlichen Rand der Membranenträgerplatte derart vorsteht,
dass eine Zirkulation der ersten Fraktion des Fluids in dem Abschnitt
der Ableitungskanäle,
der im Inneren des Teils, der in Bezug auf den seitlichen Rand der
Membranenträgerplatte
vorsteht, angeordnet ist, sichtbar gemacht wird;
- – der
starre Teil, der in Bezug auf einen seitlichen Rand der Membranenträgerplatte
vorsteht, besteht aus Polyethylenterephtalat;
- – der
starre Teil, der seitlich in Bezug auf den seitlichen Rand der Membranenträgerplatte
vorsteht, ist eine Kassette, die einen einstückigen Körper aufweist, in dem erste
Leitungen zum Verbinden eines Kanals einer ersten Einheit von Ableitungskanälen der
ersten Fraktion des Fluids mit ersten Rückgewinnungsmitteln der ersten
Fraktion des Fluids in einem ersten Rückgewinnungsraum zwischen einer
ersten Seite der Membranenträgerplatte
und einer ersten Membran und zweite Leitungen zum Verbinden eines
Kanals einer zweiten Einheit von Ableitungskanälen des ersten Fluids mit zweiten
Rückgewinnungsmitteln
des ersten Fluids in einem zweiten Rückgewinnungsraum des ersten
Fluids zwischen der zweiten Seite der Membranenträgerplatten
und einer zweiten Membran eingerichtet sind, die auf der zweiten
Seite der Membranenträgerplatte
befestigt ist, wobei die ersten Verbindungsleitungen und die zweiten Verbindungsleitungen
der Kassette in Teilen der Kassette angeordnet sind, die in eine
Längsrichtung
entlang des seitlichen Rands der Membranenträgerplatte entlang der Zirkulationsrichtung des
Fluids in Berührung
mit den Membranen, die von der Membranenträgerplatte 8 getragen
werden, aufeinander folgen;
- – die
starren Teile, die seitlich in Bezug auf einen seitlichen Rand von
zwei benachbarten Membranenträgerplatten
vorstehen, sind entlang paralleler seitlicher Ränder der benachbarten Membranenträgerplatten
befestigt, die sich auf der Seite der Untereinheit der Vorrichtung
in eine Richtung quer senkrecht zu der Längszirkulationsrichtung des
Fluids in jedem der Zirkulationsräume und in die Längsrichtung
der Untereinheit befinden, entlang welcher das Ableiten der ersten
und der zweiten Fraktion des Fluids ausgeführt wird;
- – das
Verschlussmittel des Abschnitts der Einheit von Ableitungskanälen des
ersten Fluids, das im Inneren des starren Teils, der radial in Bezug
auf einen seitlichen Rand der Membranenträgerplatte vorsteht, angeordnet
ist, ist eine Schraube, die einen Gewindeteil aufweist, der dazu
bestimmt ist, in eine Öffnung
des starren Teils geschraubt zu werden, die außerhalb des starren Teils mündet und
mit dem Abschnitt der Einheit von Ableitungskanälen kommuniziert, der in dem
starren Teil eingerichtet ist, und einen Verschlusskolben aufweist,
der zwischen einer Öffnungs-
und einer Schließposition
des Abschnitts der Einheit von Ableitungskanälen des ersten Fluids, der
im Inneren des starren Teils eingerichtet ist, beweglich ist;
- – der
starre Teil neben dem seitlichen Rand der Membranenträgerplatte
ist ein fester Bestandteil der Membranenträgerplatte;
- – die
Einheit von Ableitungskanälen
der ersten Fluidfraktion, die Mittel zum Zuführen von Fluid zu den Zirkulationsräumen der
Untereinheit und die Rückgewinnungsmittel
der zweiten Fluidfraktion bestehen aus Öffnungen, die nebeneinander
liegende Membranenträgerplatten
beim Zusammenfügen
der Membranenträgerplatten
in benachbarter Position durchqueren;
- – die
Rückgewinnungsmittel
der ersten Fraktion des Fluids in einem Rückgewinnungsraum, der zwischen
einer Membran und einer Seite der Membranenträgerplatte abgegrenzt ist, weisen Rippen
auf, die im Wesentlichen in die Längsrichtung geradlinig sind
und in der Nähe
eines seitlichen Rands in eine Längsrichtung
der Membranenträgerplatte
diskontinuierlich ausgerichtet sind, die untereinander Durchgangsschikanen des
ersten Fluids und Führungsschikanen
des ersten Fluids zu der Einheit von Ableitungskanälen der
ersten Fraktion des Fluids bilden, wobei die auf der Seite der Membranenträgerplatte
vorstehenden geradlinigen und diskontinuierlichen Teile auch ein
Halten der Membran, die den Rückgewinnungsraum
mit der Seite der Membranenträgerplatte
abgrenzt, sicherstellen;
- – die
Beabstandung zwischen den Membranenträgerplatten und die Stärke der
Fluidaufnahme- und Zirkulationszonen zwischen zwei einander gegenüber liegenden
Membranen, die von zwei benachbarten Membranenträgerplatten getragen werden,
werden durch eines der folgenden Mittel eingestellt:
• Dichtring,
der zwischen zwei aufeinander folgende Membranenträgerplatten
eingefügt
wird, der an seinem Rand, der mit dem peripheren Rand einer Membranenträgerplatte
in Berührung
kommen soll, mindestens einen Teil aufweist, der in Bezug auf eine
Fläche
der Dichtung parallel zu der Membranenträgerplatte derart vorsteht,
dass die Stärke
der Dichtung entlang dem vorstehenden Teil maximal ist,
• Zwischenlage
aus Kunststoff zwischen den peripheren Teilen zweier benachbarter
Membranenträgerplatten,
• vorstehende
Rippe auf einem peripheren Teil einer Membranenträgerplatte;
- – die
periphere Dichtung, die dazu bestimmt ist, zwischen den Membranenträgerplatten
eingefügt zu
werden, die die allgemeine Form eines rechteckigen Rahmens aufweist, weist
einen zentralen Dichtteil auf, der im Wesentlichen entlang einer Mittellinie
in Längsrichtung
der Dichtung in Form eines rechteckigen Rahmens derart angeordnet ist,
dass Vibrationen der Membranen, die von den Membranenträgerplatten,
zwischen welche die Dichtung eingefügt ist, getragen werden, begrenzt oder
verhindert werden;
- – die
Vorrichtung weist mindestens eine Untereinheit aus Membranenträgerplatten
mit im Wesentlichen rechteckiger Form auf, die derart angeordnet
ist, dass die Längsrichtung
der Membranenträgerplatten
senkrecht ist, und die starren Teile neben einem seitlichen Längsrand
der Membranenträgerplatte
in dem oberen Teil der seitlichen Längsränder der Membranenträgerplatten
liegen;
- – die
Vorrichtung weist mindestens zwei Untereinheiten aus Membranenträgerplatten
auf, die voneinander durch Trennplatten getrennt und zwischen zwei
Rückhalteendplatten
zusammengefügt
gehalten werden, wobei die Trennplatten von mindestens einer Öffnung zum
Durchgehen des Fluids oder der zweiten Fraktion des Fluids an einem
Längsende
und von zwei Sätzen
seitlicher Öffnungen
zum Durchgehen der zweiten Fraktion des Fluids in den Längsendteilen
und in seitlichen Zonen der Trennplatten derart durchquert werden,
dass eine Montage in Serie der Untereinheiten möglich ist;
- – die
Rückhalteplatten
an jedem der Enden der Vorrichtung, die aus mindestens zwei Untereinheiten
besteht, weisen zum Schutz der starren Teile neben den seitlichen
Rändern
der Membranenträgerplatten
seitlich vorstehende Teile auf, die beim Zusammenfügen der
Membranenträgerplatten
und Untereinheiten der Trennvorrichtung nebeneinander angeordnet
werden;
- – die
Membranen sind Filtermembranen, die Poren mit nanometrischen oder
mikrometrischen Maßen
aufweisen, wobei die erste Fraktion des Fluids ein Permeat ist,
das durch Ultrafiltration oder Mikrofiltration erzielt wird, und
die zweite Fraktion des Fluids ein Retentat ist; und
- – die
erfindungsgemäße Vorrichtung
kann zum Trennen von Lösemittel
und Farbe, die in einer industriellen Kataphorese-Lackieranlage
umgesetzt werden, verwendet werden.
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Um
die Erfindung gut zu vermitteln, wird unten beispielhaft und unter
Bezugnahme auf die anliegenden Figuren ein erfindungsgemäßes Ultrafiltrationsmodul
beschrieben, das insbesondere zum Trennen von Lösemittel und Farbe verwendet werden kann,
die in einem Kataphorese-Lackierverfahren verwendet werden.
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1 ist
eine Seitenaufrissansicht eines erfindungsgemäßen Ultrafiltralionsmoduls.
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2 ist
eine perspektivische teilweise auseinander gezogene Ansicht des
auf 1 dargestellten Moduls.
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3 ist
eine Draufsicht einer Membranenträgerplatte des erfindungsgemäßen Moduls.
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4 ist
eine vergrößerte Ansicht
des Details 4 der 3.
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5 ist
eine vergrößerte Ansicht
des Details 5 der 3.
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6A ist
eine Schnittansicht entlang A-A der 3.
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6B ist
eine Schnittansicht entlang B-B der 3.
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7 ist
eine Schnittansicht entlang 7-7 der 3.
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8 ist
eine Seitenansicht eines seitlichen Rands einer Membranenträgerplatte
in einer Montagezone einer Sichtkassette des Permeats.
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9 ist
eine Draufsicht einer Sichtkassette des Permeats, die auf den seitlichen
Rand einer Membranenträgerplatte
montiert ist.
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10 ist
eine Draufsicht einer Dichtung zwischen Membranenträgerplatten.
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11 ist
eine Schnittansicht entlang 11-11 der 10.
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12 ist
eine Draufsicht einer Trennplatte des erfindungsgemäßen Moduls.
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13 ist
eine Draufsicht einer Rückhalteplatte
des erfindungsgemäßen Moduls.
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14 ist
eine Querschnittansicht entlang 14-14 der auf 13 dargestellten
Rückhalteplatte.
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Auf 1 sieht
man ein erfindungsgemäßes Ultrafiltrationsmodul
mit dem Bezugszeichen 1.
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Auf 2 wurde
das Modul in teilweiser auseinander gezogener Ansicht dargestellt.
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Unten
wird das Modul allgemein unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben.
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Das
Modul 1 weist drei Untereinheiten 2a, 2b, 2c aufeinander
folgend in die axiale Richtung des Moduls, das heißt die allgemeine
Zirkulationsrichtung des Permeats und des Retentats für die Ableitung aus
dem Modul auf. An seinen axialen Enden ist das Modul durch Rückhalteplatten 3a und 3b verschlossen,
und Trennplatten 4a und 4b grenzen die Untereinheiten 2a, 2b, 2c im
Inneren des Moduls ab.
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Die
Ultrafiltrationsuntereinheit 2a ist auf einer Seite durch
die Rückhalteplatte 3a und
auf der anderen Seite durch die erste Trennplatte 4a abgegrenzt, die
zweite Untereinheit 2b ist zwischen der ersten und der
zweiten Trennplatte 4a und 4b abgegrenzt und die
dritte Untereinheit 2c wird von der zweiten Trennplatte 4b und
der zweiten Rückhalteplatte 3b abgegrenzt.
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Die
Rückhalteplatten 3a und 3b sind
extrem starr ausgeführt
und weisen Ansatzstutzen, wie zum Beispiel 5a und 6a zum
Anschließen
des Moduls an Zuführkreisläufe mit
zu filterndem Fluid und Rückgewinnungskreisläufe der
Fraktionen des Fluids nach dem Trennen auf.
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Die
Rückhalteplatten 3a und 3b weisen
auch verstärkte Ösen 7 für das Durchgehen
und Spannen von Zugstäben 8 zum
Zusammenfügen
der Untereinheiten und der Bestandelemente jeder der Untereinheiten
auf.
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Die
Untereinheit 2a wurde in auseinander gezogener Ansicht
auf 2 dargestellt und wird ausführlicher beschrieben.
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Die
Untereinheiten 2b und 2c des Moduls 1 sind
mit der Untereinheit 2a identisch und werden daher nicht
ausführlich
beschrieben.
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Die
Untereinheit 2a besteht im Wesentlichen aus Membranenträgerplatten 8 mit
allgemein rechteckiger Form, die jeweils auf zwei entgegen gesetzten Seiten
eine erste und eine zweite Ultrafiltrationsmembran 10 tragen.
Zwischen zwei aufeinander folgenden Platten, in die axiale Richtung
des Moduls, ist eine Dichtung 9 in Form eines rechteckigen
Rahmens eingefügt,
die auf dem peripheren rechteckigen Teil der zwei Membranenträgerplatten,
zwischen welche sie eingefügt
wird, aufliegt. Eine Dichtung 9 ist auch zwischen die erste
Membranenträgerplatte 8a und
die erste Rückhalteplatte 3a eingefügt. Ebenso ist
eine Dichtung 9 zwischen die letzte Membranenträgerplatte 8n und
die Trennplatte 4a eingefügt.
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Die
Membranenträgerplatten 8 und
die Dichtungen 9 werden unten ausführlicher beschrieben. Man kann
jedoch hier bereits angeben, dass die Dichtungen 9 die
allgemeine Aufgabe haben, eine Abdichtung an der Peripherie der
Membranenträgerplatten
derart sicherzustellen, dass die Zirkulationsräume des zu filternden Fluids
und des Retentats zwischen zwei aufeinander folgenden Membranen geschlossen
werden, die Abdichtung zwischen den Membranen und den Membranenträgern sicherzustellen
und sehr genau die Entfernung zwischen zwei aufeinander folgenden
Membranenträgerplatten,
die die Breite des Fluid- und Retentatzirkulationsraums zwischen
zwei aufeinander folgenden Membranen definieren, einzustellen.
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Die
Abdichtung zwischen den übereinander liegenden
peripheren Teilen der Membranenträgerplatten könnte als
Variante auch ohne Einsatz von Dichtungen zum Beispiel ausgeführt werden,
indem periphere gestapelte Teile vorgesehen und gegeneinander festgezogen
werden, eventuell mit einer Einlage aus Kunststoff, die die Abstandshalterrolle spielt.
Die Abdichtung wird daher durch einen Kontakt Kunststoff auf Kunststoff
oder Kunststoff auf Metall sichergestellt.
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Die
Membranenträgerplatten
mit Rechteckform werden senkrecht zu der Längsrichtung des Moduls, entlang
welcher man die allgemeine Zirkulation des ersten und des zweiten
Fluids (Permeat und Retentat) zu ihrem Ableiten ausführt, angeordnet.
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Die
Membranenträgerplatten 8 werden
an ihren Längsenden
von Langlöchern 11 und 11' mit länglicher
Rechteckform durchquert, die einen wesentlichen Teil der Breite
der Platten belegen. Die Langlöcher 11 und 11', die die Membranenträgerplatten
durchqueren, sind zu beiden Seiten der Längsenden der Membranen 10 angeordnet,
die von der Platte 8 getragen werden.
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Wenn
das Modul durch Nebeneinanderlegen der Membranenträgerplatten
und Dichtungen (oder Einsätze
aus Kunststoff), die über
Zugstäbe 12 gehalten
werden, zusammengefügt
wird, bilden die aufeinander folgenden Langlöcher 11 und 11' der Membranenträgerplatten
Längszirkulationskanäle des zu filternden
Fluids und des Retentats, die entlang der ganzen Länge des
Moduls, mit Aufnahme- und Zirkulationsräumen des Fluids und des Retentats,
die jeweils zwischen zwei Membranen 10, die in Gegenüberlage
auf zwei aufeinander folgenden Membranenträgerplatten platziert werden,
abgegrenzt werden, in Kommunikation sind. Die von den Langlöchern 11 und 11' gebildeten
Kanäle
bilden jeweilige Mittel zum Versorgen der Untereinheit mit zu filterndem
Fluid und Rückgewinnungsmittel
des Retentats. Wenn das zu filternde Fluid in das Modul 1 über eine
Leitung, die mit den Anschlussstutzen 5a verbunden ist,
eingeführt
wird, bilden die Langlöcher 11,
die sich auf dem unteren Teil der Membranenträgerplatten 8 der Untereinheit
befinden, einen Verteilungskanal des zu filternden Fluids, der mit
jedem der aufeinander folgenden Räume 13 zum Aufnehmen
und Zirkulieren von Fluid, die zwischen zwei aufeinander folgenden Membranen 10 der
Untereinheit abgegrenzt werden, kommuniziert. Die Langlöcher 11', die die Platten
an ihren oberen Längsenden
durchqueren, bilden daher Retentatrückgewinnungskanäle, die
mit dem Ausgangsteil jedes der Aufnahme- und Zirkulationsräume für zu filterndes
Fluid und Retentat kommunizieren. In jedem der Aufnahme- und Zirkulationsräume zirkuliert
das zu filternde Fluid in die Längsrichtung der
Membranenträgerplatten
und der Membranen, das heißt
in eine Richtung senkrecht zu der Längsrichtung des Moduls, entlang
dem die allgemeine Zirkulation des zurückgewonnenen Permeats und des Retentats
ausgeführt
wird, jeweils am Ausgang des Aufnahme- und Zirkulationsraums 13 und
in Permeatrückgewinnungsräumen, die
jeweils zwischen einer Membran 10 und einer Seite einer
Membranenträgerplatte 8 abgegrenzt
sind.
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Die
Membranenträgerplatten 8,
die Dichtungen 9 und die Trennplatten 4 werden
von länglichen Langlöchern 14 auf
jeder ihrer seitlichen Seiten vorzugsweise im oberen Teil der Membranenträgerplatten
in dem Fall eines Moduls durchquert, das so angeordnet ist, dass
die Membranenträgerplatten
ihre vertikale Längsrichtung
haben, wobei diese Richtung auch die Zirkulationsrichtung des zu
filternden Fluids und des Retentats in den Zirkulationsräumen 13 ist.
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Beim
Zusammenfügen
der Untereinheiten und des Moduls kommen die Langlöcher 14,
die die Membranenträgerplatten
durchqueren, die Dichtungen 9 und die Anpassplatten in
Fluchtung zueinander, um einen kontinuierlichen Permeatableitungskanal
mit Längsrichtung
zu bilden.
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Die
Permeatableitungskanäle
sind im oberen Teil und auf jeder der seitlichen Seiten des Moduls angeordnet.
Die Membranenträgerplatten 8 weisen jeweils
entlang eines ihrer seitlichen Ränder
im oberen Teil des seitlichen Rands, der von den Langlöchern 14 durchquert
wird, einen Anschlusssteg 15 auf, der in einem Stück mit dem
Rand der Membranenträgerplatte
gebildet wird. Die Anschlussstege 15 sind für zwei benachbarte
Membranenträgerplatten auf
seitlichen entgegen gesetzten Seiten der Membranenträgerplatten
angeordnet.
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In
dem Fall der Untereinheit 2a, die auf 2 dargestellt
ist, weisen die ungeraden Platten 8a, 8c ... einen
Anschlusssteg 15 auf ihrer rechten Seite auf (in die Zuführrichtung
des zu filternden Fluids), und die geraden Membranenträgerplatten 8b, 8d,
... weisen Anschlussstege 15 auf ihrer linken Seite auf.
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Auf
jedem der Anschlussstege 15 ist eine Kassette 16 befestigt,
in der Verbindungsleitungen eingerichtet sind, die Anschlussstutzen
darstellen, die sich in Öffnungen
der Anschlussstege 15 fügen, um
eine Verbindung zwischen den Durchgangsöffnungen der Anschlussstege 15 und
den Verbindungsleitungen im Inneren der Kassetten 16 sicherzustellen.
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Die
Anschlusskassetten und Anschlussstege, die in Bezug auf den seitlichen
Rand der Membranenträgerplatten 8 vorstehend
montiert sind, gewährleisten
für jede
der Membranenträgerplatten 8 eine
Verbindung zwischen den zwei Permeatrückgewinnungsräumen, die
jeweils zwischen einer Seite der Membranenträgerplatte und einer Membran 10 und
dem Permeatableitungskanal mit Längsrichtung bestehend
aus den nebeneinander liegenden Langlöchern 14 gebildet
wird. Jede der Kassetten 16 weist eine erste Einheit von
Verbindungsleitungen zwischen einem ersten Permeatrückgewinnungsraum und
dem Permeatrückgewinnungslängskanal
und einer zweiten Einheit von Verbindungsleitungen des zweiten Permeatrückgewinnungsraums
auf, der sich auf der entgegen gesetzten Seite der Membranenträgerplatte,
mit dem Ableitungslängskanal
befindet.
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Jede
der Einheiten von Verbindungsleitungen einer Kassette 16 kann
mit einem Verschlussmittel 17, wie zum Beispiel einer Schraube,
wie unten beschrieben, verschlossen werden.
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Man
kann daher nach Belieben und unabhängig voneinander Verbindungskanäle verschließen, um
zwei Rückgewinnungsräume der
Membranenträgerplatte
des Ableitungslängskanals
zu isolieren.
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Statt
auf den seitlichen Seiten der Membranenträgerplatten angebaut zu werden,
könnten
die Kassetten aus einem Stück
mit der Membranenträgerplatte
hergestellt werden. Jede der Kassetten kann in Bezug auf einen seitlichen
Rand einer Membranenträgerplatte
vorstehend oder komplett oder teilweise in einen seitlichen Teil
der Membranenträgerplatte
integriert angeordnet werden.
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Wie
unten erklärt
wird, können
die Membranenträgerplatten
auf jeder ihrer Seiten Permeatableitrillen aufweisen, die es erlauben,
das in den Rückgewinnungsräumen zurückgewonnene
Permeat zu Permeatrückgewinnungszonen
und Ableitungskanälen
zu lenken, die den Längskanal,
der aus den Langlöchern 14 besteht,
und die verschließbaren
Verbindungsleitungen im Inneren der Kassetten 16, aufweisen.
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Führungsmittel
des zurückgewonnenen
Permeats könnten
als Variante durch ein Gitter gebildet werden, das eventuell in
eine Vertiefung der Membranenträgerplatte
platziert wird.
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Man
kann bemerken, dass die Struktur der Untereinheiten und des erfindungsgemäßen Moduls besonders
kompakt ist, wobei die Einheit der Verteilungs- und Rückgewinnungskanäle im Inneren
des Moduls hergestellt wird, ohne dass es nötig wäre, biegsame Leitungen außerhalb
des Moduls vorzusehen. Die auf den Leisten 15 entlang der
oberen Teile der Längsränder der
Membranenträgerplatten 8 befestigten
Kassetten 16 werden aus einem starren durchsichtigen Material
derart hergestellt, dass die Permeatzirkulation in den Verbindungskanälen der Kassetten 16 auf
jeder der Seiten des Moduls 1 perfekt sichtbar ist. Die
Kassetten könnten
auch aus einem undurchsichtigen Material hergestellt werden und
ein durchsichtiges Fenster aufweisen.
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In
dem Fall eines Ultrafiltrationsmoduls für Kataphoresefarbe oder Spülwasser,
das in einer Kataphorese-Lackieranlage verwendet wird, ist das Permeat
das Lösemittel
der Farbe, das bei einem zufrieden stellenden Funktionieren des
Moduls perfekt klar ist.
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In
dem Fall eines Lecks aufgrund eines Reißens einer Membran 10,
durchquert Farbe die Membran, und das Permeat ist daher trüb oder gefärbt (im Fall
von Rostschutzschichten für
Karosserie allgemein grau), so dass die Zirkulation des Permeats
in den Verbindungsleitungen zwischen dem Permeatrückgewinnungsraum,
dessen Membran ein Leck aufweist, und dem Permeatableitungskanal
daher trüb
oder gefärbt
ist. Der mit der Überwachung
der Anlage beauftragte Bediener erfasst die Gegenwart eines Lecks
auf einem der Rückgewinnungsräume und
die Lage der ein Leck aufweisenden Membran sofort. Dieses Erkennen
ist besonders leicht, wenn die Kassetten 16 am oberen Teil
des Moduls in einer Zone angeordnet sind, die sich im Wesentlichen
in der Höhe
des Blicks des Beobachters befindet. Die Kassetten 16 aus
starrem Material, die seitlich in Bezug auf die Membranenträgerplatte
nur wenig vorstehen, laufen nicht Gefahr, beim Durchgehen von Personal
oder Transportmaterial entlang des Moduls beschädigt zu werden, anders als
bei den Vorrichtungen gemäß dem früheren Stand
der Technik, die äußere biegsame
Schläuche
aufweisen, an welchen Personal oder Material, das in der Nähe des Moduls zirkuliert,
hängen
bleiben kann.
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Ferner
erlaubt das Anordnen der Kassetten abwechselnd auf einem seitlichen
Rand und auf einem entgegen gesetzten seitlichen Rand auf aufeinander
folgenden Membranenträgerplatten
das Vorsehen von Kassetten, die eine Stärke im Wesentlichen gleich
der Stärke
der Platten haben und das Überwachen
der zwei Permeatrückgewinnungsräume der Platte
unabhängig
voneinander erlauben, das heißt der
zwei Membranen, die von der Membranenträgerplatte getragen werden.
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Auf 3 wurde
in einer Draufsicht eine Membranenträgerplatte 8 dargestellt,
wobei der zentrale Teil der Platte zwischen ihren Längsenden
weggelassen wurde, wobei dieser zentrale Teil keine Besonderheiten
aufweist, die eine ausführliche
Beschreibung benötigen.
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Die
Membranenträgerplatte 8 weist
eine allgemeine längliche
rechteckige Form auf, wobei die Länge der Platte zum Beispiel
größer sein
kann als ein Meter, und die Breite in der Größenordnung von 30 cm liegt.
Die Membranenträgerplatten 8 können durch
Formen durch Einspritzen eines Kunststoffs, wie zum Beispiel Polypropylen
mit Talkfüllstoff
hergestellt werden, die eine zufriedenstellende Festigkeit und zufriedenstellende
Kontakteigenschaften bereitstellen.
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Auf 3 wurde
die Membranenträgerplatte 8 mit
ihrem unteren Ende (in Bezug auf 2) auf der
linken Seite der Figur und ihrem oberen Ende in dem rechten Teil
der Figur dargestellt.
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Auf 3 sieht
man eine der Seiten der Membranenträgerplatte oder Seite A, wobei
die zweite Seite oder Seite B analog ist, unter Berücksichtigung
bestimmter Unterschiede, die weiter unten erklärt werden, insbesondere in
Bezugnahme auf 5, die ein Detail der Seite
B der Platte zeigt, das auf 3 nicht
sichtbar ist, wobei die Details der 4 und 5 jeweils
auf den Seiten A und B zu beiden Seiten der Membranenträgerplatte 8 angeordnet
sind.
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Im
Allgemeinen weist die Membranenträgerplatte 8 einen
peripheren Teil in rechteckiger Rahmenform durchquert von Öffnungen 18 zum
Durchgehen der Zusammenfügezugstäbe 8 der
Untereinheiten und des Moduls auf. Der zentrale Teil der Membranenträgerplatte
mit rechteckiger Form im Inneren des peripheren Rahmens weist an
seinen Enden zwei ebene glatte Teile auf, die auf der unteren Seite
der Platte von Langlöchern 11 zum
Verteilen des zu filternden Fluids durchquert werden, und auf der
Seite des oberen Teils der Membranenträgerplatte von Langlöchern 11' zum Rückgewinnen
von Retentat.
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Die
ebenen Teile der Längsenden
des zentralen Teils der Membranenträgerplatte 8 werden ebenfalls
von rechteckigen Langlöchern 19 und 19' durchquert,
die den größten Teil
der Breite des zentralen Teils der Membranenträgerplatte belegen, deren Längsseiten
schräge
Abfasungen in umgekehrte Richtung ausgehend von der Seite A und
ausgehend von der Seite B der Membranenträgerplatte wie insbesondere
auf 7 sichtbar aufweisen.
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Steck-
und Buchsenstege, jeweils 20a und 20b, werden
in die Langlöcher 19 und 19' eingefügt und zusammengefügt und untereinander
geschweißt,
wie weiter unten erklärt
wird, so dass das Halten der Längsenden
der zwei Membranen 10, die von der Membranenträgerplatte 8 getragen
werden, sichergestellt wird. Das Befestigen der Membranen über Stege
könnte
als Variante durch ein Kleben der Membranen auf Endteile der Membranenträgerplatten
ersetzt werden.
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Zwischen
ihren Enden, auf welchen die Membranen 10 befestigt sind,
kann die Platte 8 auf ihren zwei Seiten geradlinige Rippen 21 aufweisen, die
untereinander Rillen 22 mit Querrichtung abgrenzen. Entlang
einer Längsseite,
auf ihrer Seite A und ihrer Seite B, weist die Membranenträgerplatte 8 eine Führungszone
des Permeats auf, in der die Platte geradlinige unterbrochene vorstehende
Rippen 23 (insbesondere auf den 6A und 6B sichtbar)
aufweist, die Schikanen bilden, um ein optimales Führen des
Permeats zu einer Permeatrückgewinnungszone 24 (auf
der Seite A) oder 24' (auf
der Seite B), jeweils auf den 4 und 5 dargestellt,
sicherzustellen.
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Die
Einheit der Drainageelemente der Membranenträgerplatte 8 auf ihren
Seiten A, B besteht aus den geradlinigen Querrillen 22 und
Schikanen 23, so dass das in einem Rückgewinnungsraum 25, der
von einer Membran 10 und einer Seite der Membranenträgerplatte 8 abgegrenzt
wird, zurückgewonnene
Permeat zu der Zone 24 (oder 24') gelenkt wird, in der die Membranenträgerplatte
eine Öffnung
aufweist, die, wie unten erklärt
wird, den Rückgewinnungsraum 25 mit
einem Eingangsteil der Permeatableitungskanäle in Kommunikation setzt.
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Wie
weiter oben angegeben, können
die Permeatführungsmittel,
die das Drainieren des Permeats und das Bilden von Turbulenzen auf
dem Strömen
des Permeats sicherstellen, als Variante durch ein Gitter hergestellt
werden, das in der Membranenträgerplatte
oder zwischen zwei aufeinander folgenden Membranenträgerplatten
untergebracht wird.
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Die
Membranen 10, die gegen die zwei Seiten der Membranenträgerplatte 8 in
dem Teil befestigt sind, der die Permeatführungsmittel aufweist, bestehen
aus einem Träger
aus Stoff oder Vlies mit sehr geringer Stärke (einige Zehner Mikrometer),
der/das mit einer Substanz, wie zum Beispiel Kollodium beschichtet
ist, die es erlaubt, Poren mit nanometrischen Maßen durch die Membran herzustellen.
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Wie
auf 3 sowie auf den 6A, 6B und 7 sichtbar,
kann die Membranenträgerplatte
auf ihren zwei Seiten entlang ihrer ganzen peripheren Zone Wülste 26 aufweisen,
die sehr kleine Querschnitte in Halbkreisform auf den Seiten der Platte
leicht vorstehend haben, die ein Aufliegen der Dichtung 9 erlauben,
um eine gute Abdichtung sicherzustellen. Um jede der Durchgangsöffnungen 18 eines
Zusammenfügezugstabs 8 des
Moduls können die
Membranenträgerplatten 8 auf
ihren zwei Seiten kreisförmige
Wülste 27 aufweisen,
die das Aufliegen eines Dichtteils der Dichtung sowie eine Abdichtung um
Zugstäbe,
die die Einheit des Moduls durchqueren, sicherstellen.
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Wie
auf den 4 und 6A sichtbar, weist
die Membranenträgerplatte 8 in
ihrer Permeatrückgewinnungszone 24 eine
nicht durchgehende Öffnung 28 auf,
die auf der Seite A der Membranenträgerplatte mündet und mit einem Kanal 29 mit Querrichtung
kommuniziert, der den Rand der Membranenträgerplatte in der Stärke der
Platte durchquert, der in einer Anschlussöffnung 29a mit länglicher
Form in dem Anschlusssteg 15 mündet, der in Bezug auf den
seitlichen Rand der Platte leicht vorstehend angeordnet ist.
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Ebenso
und wie auf den 5 und 6B sichtbar,
weist die Membranenträgerplatte 8 in
ihrer Zone 24' eine
nicht durchgehende Öffnung 28' auf, die auf
der Seite B mündet
und mit einem Kanal 29' zum
Permeatrückgewinnen
kommuniziert, der auf der seitlichen Seite des Anschlussstegs 15 entlang einer Öffnung mit
länglicher
Form 29'a mündet.
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Wie
unten erklärt,
weist die auf dem seitlichen Rand der Membranenträgerplatte 8 entlang
des Anschlussstegs 15 (siehe 9) befestigte
Kassette 16 eine erste Verbindungsleitung auf, die es erlaubt, den
Eingangskanal 29 mit einem Ausgangskanal 30 zu
verbinden, der in das Langloch 14 mündet, das die Membranenträgerplatte
durchquert, das heißt
in den Permeatableitungslängskanal.
Ebenso erlaubt es eine zweite Verbindungsleitung im Inneren der
Kassette 16, den Eingangskanal 29' in Kommunikation mit der Öffnung 28' auf der Seite
B der Membranenträgerplatte
mit einem Ausgangskanal 30' zu
verbinden, der in die durchquerende Längsöffnung 14 der Membranenträgerplatte 8 mündet, das
heißt
in den Permeatableitungslängskanal.
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Man
sieht insbesondere auf den 6A bis 6B,
dass die Zonen 24 und 24' Schikanen aufweisen, die auf den
Seiten A und B der Membranenträgerplatte
nicht identisch sind. Ihre Funktionen sind jedoch gleich, wobei
die Rippen 23, die diese Schikanen bilden, sowohl das Führen des
Permeats als auch das Halten der Membran 10 in ihrem seitlichen Teil,
der von der Dichtung 9 abgedeckt wird, sicherstellen.
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Wie
auf 3 und auf 7 sichtbar,
werden die Membranen 10 auf jeder der Seiten der Membranenträgerplatte 8 über Stege 20a und 20b befestigt,
die in die Öffnungen 19 und 19' eingeführt werden,
die durch Winkelwirkung das Befestigen des Längsendrands der Membran zwischen
einer schrägen
Fläche
des Rands eines Stegs und einer schrägen Fläche des Rands der entsprechenden Öffnung 19 oder 19' eingeführt werden.
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Die
Zapfen 31 der Steckleisten 20a werden in entsprechende Öffnungen
der Buchsenleisten eingefügt,
wobei die Steckleisten und die Buchsenleisten auf jeder Seite der
Membranenträgerplatte
angeordnet sind. Nach dem Befestigen einer Membran an ihren Längsenden
durch die Steck- und Buchsenleisten, die ineinander eingefügt werden,
fuhrt man ein Ultraschallschweißen
der Klötze 31 der
in die Öffnungen
mit kegelstumpfförmiger
Form der Buchsenleisten eingefügten
Steckleisten durch. Man führt
dadurch ein Blockieren der Steck- und Buchsenleisten gegeneinander
und ein effizientes Spannen der Membran an ihren Längsenden
aus.
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Die
Leisten 20a, 20b sind derart hergestellt, dass
ihre ebene Außenfläche in Bezug
auf die Außenfläche der
entsprechenden Membran 10 leicht nach außen versetzt
ist.
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Die
Längsränder der
Membran kommen auf geradlinigen Längswülsten 32 zum Aufliegen,
die einen kleinen halbkreisförmigen
Querschnitt haben, wie zum Beispiel auf den 6A und 6B sichtbar.
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Die
Befestigung der Membran entlang ihrer Längsrändern gegen die Seite der Membranenträgerplatte
wird durch Spannen einer Dichtung 9 gegen die peripheren
Ränder
der Membranentragplatte und insbesondere gegen die geradlinigen
Längswülste 32 sichergestellt.
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Die
Membranen könnten
als Variante auch durch Kleben auf den Membranenträgerplatten
befestigt werden.
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Auf 10 wurde
eine Dichtung 9 dargestellt, die dazu bestimmt ist, zwischen
zwei Membranenträgerplatten
oder zwischen einer Membranenträgerplatte
und einer Trennplatte oder einer Rückhalteplatte eingefügt zu werden.
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Die
Dichtung 9, die gewöhnlich
flach ist, besteht aus Kautschuk und weist eine allgemeine rechteckige
Rahmenform analog zu dem peripheren Teil einer Membranenträgerplatte
auf.
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Die
Dichtung 9 wird entlang ihres Rands von Durchgangslöchern 33 für Zusammenfügezugstäbe des Moduls
durchquert, die jeweils von einem halbkreisförmigen Wulst 33a umgeben
sind, der auf der Seite der Dichtung vorsteht, die dazu bestimmt
ist, um einen entsprechenden Wulst, der auf einer Seite der Membranenträgerplatte
um eine Durchgangsöffnung
eines Zugstabs vorsteht, einzugreifen.
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Die
Dichtung weist auch auf ihren zwei Seiten, die dazu bestimmt sind,
mit den Seiten von zwei Membranenträgerplatten in Berührung zu
kommen, zu beiden Seiten der Dichtung periphere Wülste 33b auf,
die dazu bestimmt sind, die Abdichtung zwischen der Dichtung und
den Platten beim Festziehen des Moduls durch die Zugstäbe zu vollenden.
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Wie
man auf den 10 und 11 sieht, weist
die Dichtung Öffnungen 34 mit
länglicher
Form auf, die dazu bestimmt sind, mit den durchgehenden Öffnungen 14 der
Membranenträgerplatten
und der Trennplatten beim Zusammenfügen des Moduls zusammenzufallen,
um einen geradlinigen kontinuierlichen Ableitungskanal des Permeats
zu bilden.
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Die
länglichen Öffnungen 34 sind
von Dichtwülsten 34a mit
kleinen Maßen
und mit Halbkreisquerschnitt umgeben, die dazu bestimmt sind, auf den
Membranenträgerplatten
zu beiden Seiten der Dichtung zum Aufliegen zu kommen, so dass die
Abdichtung des Permeatableitungskanals sichergestellt wird.
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Schließlich weist
die Dichtung, wie insbesondere auf 11 sichtbar,
eine Seite auf, die dazu bestimmt ist, auf einer Membranenträgerplatte
zum Aufliegen zu kommen, wobei vorstehende unterbrochene periphere
Rippen 35, die eine ebene Auflagefläche haben, dazu bestimmt sind,
einen Abstand mit perfekt festgelegter Weite zwischen zwei aufeinander folgenden
Membranenträgerplatten
(oder zwischen einer Membranenträgerplatte
und einer Trennplatte) aufrechtzuerhalten. Wenn Membranenträgerplatten, die
mit Membranen ausgestattet sind, in benachbarten und untereinander
durch die Zugstäbe
festgezogenen Positionen zusammengefügt werden, gewährleisten
die vorstehenden Rippen 35, die die Aufgabe von Abstandshaltern
erfüllen,
einen perfekt kontinuierlichen und perfekt festgelegten Abstand
zwischen zwei beliebigen benachbarten Platten des Moduls. Dieser
Abstand erlaubt das Einstellen der Entfernung zwischen zwei Membranen
in Gegenüberlage
auf einen perfekt festgelegten Wert, das heißt die Stärke des Fluidaufnahme- und
Zirkulationsraums und Retentataufnahme- und Zirkulationsraums zwischen zwei
Membranen 10.
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Die
vorstehenden Teile 35, die die Aufgabe von Abstandshaltern
erfüllen,
sind entlang der vier Seiten der Dichtung angeordnet, sind jedoch
entlang der Peripherie der Dichtung nicht kontinuierlich.
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In
dem Fall einer Montage ohne Dichtung, kann eine Kunststoffeinlage
das Einstellen des Abstands zwischen den Membranen sicherstellen.
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Die
Dichtung weist ferner in ihrem Innenteil einen oder zwei kontinuierliche
periphere Wülste 33b auf,
die dazu bestimmt sind, auf der Membran zum Aufliegen zu kommen,
und entlang einer Mittellinie der Öffnung der Dichtung eine zentrale
Zunge 36 mit Längsrichtung,
die dazu bestimmt ist, auf den Membranen, auf den zwei Seiten der
Dichtung über
eine Auflagezone, in der die Zunge 36 eine erhöhte Stärke aufweist, entlang
des größten Teils
der Länge
der Membran zum Aufliegen zu kommen. Man vermeidet daher Vibrationen
der Membranen, wenn sich diese in Berührung mit dem Fluid oder den
Retentaten befinden, die in die Längsrichtung der Membranen und Membranenträgerplatten
in den Zirkulationsräumen 13 zwischen
den Membranen zirkulieren. Das Inschwingungversetzen der Membranen
birgt die Gefahr, eine Beschädigung
und beschleunigte Abnutzung dieser Membranen zu bewirken.
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Die
Dichtung 9 weist entlang ihrer Innenlängsränder einen ebenen Teil 37 auf,
der an einem der Enden der Dichtung 9 verbreiterte Teile 37a aufweist,
die dazu bestimmt sind, beim Festziehen der Dichtung auf den Rändern der
Membran über
Auflagewülste 33b hinaus
zum Aufliegen zu kommen. Die verbreiterten Zonen 37a sind
am oberen Ende der Dichtung angeordnet, die dazu bestimmt ist, der
Permeatrückgewinnungszone
gegenüber
zu liegen.
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Die
Dichtung 9 kann ganz flach sein, vorstehende Rippen können auf
den Seiten der Membranenträgerplatte,
die mit der Dichtung in Berührung kommen,
vorgesehen werden, um den Abstand der Membranenträgerplatten
einzustellen und das Herstellen der Auflage auf der Dichtung sicherzustellen.
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Auf 7 wurden
die Membranen 10 in ihrer Spannposition dargestellt, wobei
ihre Längsenden zwischen
den Stegen 20a und 20b und den entsprechenden
Rändern.
der Öffnungen 19 und 19' der Membranenträgerplatte
und ihren Längsenden,
die durch Spannen einer Dichtung gehalten werden, gehalten werden.
In diesem Fall ist die Membran 10 mit geringer Stärke biegsam
und verformt, um aufeinander folgende Wellungen in die Längsrichtung
mit Querrichtung entsprechend den zwei Rillen 22 zwischen
den Rippen 21 aufzuweisen.
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Diese
aufeinander folgenden Wellungen der Membranen in die Längsrichtung
der Membranenträgerplatten
zu beiden Seiten eines Fluid- und Permeataufnahme und -zirkulationsraums 13 erlaubt
es, eine turbulente Zirkulation des Fluids und des Retentats zu
schaffen, die günstig
ist, um das Verstopfen der Membranen zu vermeiden und den Ultrafiltrationseffekt
bei Berührung
der Membranen zu begünstigen.
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Ferner
bewirkt die Außenfläche der
Leisten 20a und 20b, auf welcher das Fluid, das
durch die Öffnungen 11 eingelassen
wird, die leicht in Bezug auf die Außenfläche der Membran nach außen versetzt
ist, einen Trampolineffekt für
das Fluid, bevor es mit der Membran in Berührung kommt. Das tangentiale
Strömen
des Fluids läuft
daher nicht Gefahr, an den Endteil der Membran am Eingang des Zirkulationsraums 13 zu
stoßen.
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Auf 9 wurde
eine Kassette 16, die eingefügt und auf einem Anschlusssteg 15 auf
dem Rand einer Membranenträgerplatte 8 befestigt
ist, dargestellt.
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Die
Kassette 16 wird vorzugsweise aus einem einzigen Teil durch
Formen aus einem Kunststoff, wie zum Beispiel PET (Polyethylenterephtalat), hergestellt.
Ein derartiges Material ist perfekt starr und durchsichtig und widersteht
den meisten Fluiden, die ein von einem Industriefluid trennbares
Permeat bilden.
-
So
wie sie auf 9 dargestellt ist, erlaubt es
die Kassette 16, das Beobachten der Zirkulation des Permeats
zwischen dem Ausgang eines ersten Permeatrückgewinnungsraums, der entlang
einer ersten Seite der Membranenträgerplatte angeordnet ist, und
dem Ableitungslängskanal
und dem Ausgang eines zweiten Permeatrückgewinnungsraums, der auf
der zweiten Seite der Membranenträgerplatte, auf der die Kassette 16 befestigt
ist, angeordnet ist, und dem Ableitungslängskanal herzustellen. Die Kassette 16 erlaubt
es auch, unabhängig
voneinander den ersten und den zweiten Permeatrückgewinnungsraum von dem Permeatableitungslängskanal, der
den Rand der Membranenträgerplatte,
auf dem die Kassette 16 befestigt ist, durchquert, zu isolieren.
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Die
zwei Teile der Kassette 16, die das Beobachten und das
Stoppen der Permeatzirkulation des ersten und des zweiten Permeatrückgewinnungsraums
sicherstellen, sind nacheinander in die Längsrichtung der Membranenträgerplatte
angeordnet. Die Kassette 16 weist eine völlig symmetrische
Struktur in Bezug auf eine Ebene mit Querrichtung senkrecht zu der
Membranenträgerplatte
auf. Es wird daher ausführlich
nur einer der zwei Teile der Kassette 16 beschrieben, wobei
der zweite Teil ähnlich
ist und identische Funktionen wie der erste Teil an dem Permeat
ausführt,
das von einem zweiten Rückgewinnungsraum
stammt.
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Es
wäre natürlich möglich, die
Beobachtungs- und Isolationsfunktionen auf den zwei Rückgewinnungsräumen zu
beiden Seiten der Membranenträgerplatte
auszuführen,
indem zwei Kassetten verwendet werden, die getrennte Körper haben.
Das Herstellen doppelter Kassetten wie der, die auf 9 dargestellt
sind, weist jedoch Vorteile in Zusammenhang mit der Herstellung
und Montage der Kassetten auf.
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Die
Kassette 16 wird in Form eines Körpers hergestellt, der Innenaussparungen
aufweist, die insgesamt eine Verbindungsleitung zwischen zwei Teilen
der Permeatableitungsräume,
die zu einem Rückgewinnungsraum 25 gehören, bilden.
-
Die
Halbkassette 16, die dazu bestimmt ist, die Verbindung
zwischen dem Ausgang des Rückgewinnungsraums
auf der Seite A der Anpassplatte 8 (siehe 4)
und dem Langloch 14 des Permeatableitungslängskanals
sicherzustellen, weist eine Leitung 39 auf, die in einem
Anschlussstutzen 39a endet, und eine Leitung 40,
die in einem Anschlussstutzen 40a endet, die untereinander
parallel sind und in Querrichtung in Bezug auf die Membranenträgerplatte,
die dazu bestimmt sind, an die jeweiligen Kanäle 29 und 30 der
Membranenträgerplatte 8 über Anschlussstutzen 39a und 40a mit
länglicher
Form angeschlossen zu werden, die in die Aufnahmeöffnungen 29a und 30a des
Anschlussstegs 15 der Membranenträgerplatte mit Einfügen einer
O-Ringdichtung, die jedes Permeatleck vermeidet, eingefügt sind.
-
Die
zu dem Rückgewinnungsraum
der Seite A der Membranenträgerplatte
gehörende
Halbkassette weist eine Leitung 38 auf, die die Leitungen 39 und 40 verbindet,
mit Längsform,
das heißt
parallel zu dem Rand der Membranenträgerplatte und zu dem Anschlusssteg 15.
-
Die
Leitung 38 wird verlängert,
um außerhalb der
Kassette 16 an einem Längsende
der Kassette durch eine Öffnung
zu münden,
die einen Durchmesser hat, der größer ist als der Durchmesser
des Verbindungskanals der Leitungen 39 und 40.
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Eine
Schraube aus nichtrostendem Stahl 17 weist nacheinander
einen Profilschraubenkopf 41, einen Gewindeteil 42 und
einen Verschlusskolben 43 auf, und kann in die Öffnung 38 entweder
in einer geschlossenen Position oder in einer Öffnungsposition der Kommunikation
zwischen den Leitungen 39 und 40 eingefügt werden.
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Auf 9 wurden
eine Schraube 17 in einer Öffnungsposition der Leitung 38,
die die Leitung 39 mit der Leitung 40 verbindet,
und eine Schraube 17 in einer Öffnungsposition dargestellt,
die ein freies Durchgehen zwischen den Leitungen 39' und 40' sicherstellt.
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Das
Gewinde 42 der Schraube 17 aus nichtrostendem
Stahl ist selbstschneidend und weist einen Außendurchmesser auf, der leicht
größer ist
als der Innendurchmesser des durchgehenden Teils, der die Leitung 38 verlängert.
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In
der Öffnungsposition,
die auf der Halbkassette dargestellt ist, die die Permeatzirkulation
von dem Rückgewinnungsraum
auf der Seite A der Membranenträgerplatte
steuert, befindet sich das Ende des Verschließkolbens 43 stromaufwärts von
der Leitung 39, die in die Leitung 38 mündet, so
dass die Leitungen 39 und 40 in Kommunikation
sind, um die Zirkulation des Permeats sicherzustellen.
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In
seiner Schließposition
kommt das Ende des Verschlusskolbens 43 der Schraube 17 auf
einem Ansatz des Kanals 38' stromabwärts der Öffnung der
Leitung 39',
die in die Leitung 38' mündet, zum
Aufliegen. In dieser Position unterbricht der Verschlusskolben 43 die
Verbindung zwischen den Leitungen 39' und 40'.
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Der
Verschlusskolben 43 weist eine Hohlkehle auf, in der eine
O-Ringdichtung 44 aus Kautschuk angeordnet ist, die jedes
Permeataustreten durch die durchgehende Öffnung, die den Verbindungskanal 38 verlängert, vermeidet.
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Die
Montage der Kassette 16 auf den Rand der Membranenträgerplatte 8 erfolgt
durch Einfügen der
Anschlussstutzen 39a, 40a, 39'a und 40'a in die entsprechenden Öffnungen 29a, 30a, 29'a, 30'a des Anschlussstegs 15 und
durch Befestigen der Kassette durch Schrauben, die in Öffnungen
eingefügt
werden, die die Kassetten durchqueren, wie zum Beispiel die Öffnungen 45,
und in Öffnungen,
die der Leiste entsprechen, die fest mit dem seitlichen Rand der
Membranenträgerplatte
verbunden ist.
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Die
Kanäle 29 und 30 der
Membranenträgerplatte
werden daher jeweils an den Kanälen 39 und 40 der
Kassette 16 angeschlossen, und ebenso werden die Kanäle 29' und 30' der Membranenträgerplatte
an den Verbindungsleitungen 39' und 40' der Kassette 16 angeschlossen.
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Während des
normalen Betriebs der Filtervorrichtung auf dem Niveau der Permeatrückgewinnungsräume zu beiden
Seiten der Membranenträgerplatte
zirkuliert das Permeat in die Richtung, die von den Pfeilen auf
den 4, 5 und 9 angezeigt
ist, und läuft
von Zonen, wie zum Beispiel 24 und 24' zum Permeatzurückgewinnen
zum Permeatableitungslängskanal über Kanäle 29, 30, 29', 30' der Membranenträgerplatte
und entsprechende Verbindungsleitungen der Kassette 16,
wie durch die gebogenen Pfeile auf den 4, 5 und 9 angezeigt.
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Die
Zirkulation des Permeats im Inneren der Kassette 16 ist
für einen
Bediener, der mit der Überwachung
der Anlage beauftragt ist, perfekt sichtbar.
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Bei
Trübheit
oder Färbung
der Zirkulation des Permeats in einer der Halbkassetten, die auf
ein Leck durch die Membran des entsprechenden Rückgewinnungsraums hinweist,
stellt der Bediener das Isolieren des Rückgewinnungsraums sicher, indem er
die Schraube 41 so schraubt, dass der Verschlusskolben 43 von
seiner Öffnungsposition,
die auf 9 rechts dargestellt ist, auf
seine Schließposition,
die auf 9 links dargestellt ist, verstellt
wird. Die Permeatzirkulation wird daher im Inneren der Kassette unterbrochen,
und der Rückgewinnungsraum,
dessen Membran ein Leck aufweist, wird vom Permeatableitungskanal
komplett isoliert. Da jede Kassette (oder Halbkassette) ferner zu
einem spezifischen Rückgewinnungsraum
gehört,
weiß der
Bediener, welche Membran ein Leck aufweist. Man kann daher nach
dem Abschalten der Anlage die defekte Membran ersetzen.
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Das
auf den 1 und 2 dargestellte Modul
weist drei Untereinheiten 2a, 2b und 2c auf, wobei
die aufeinander folgenden Untereinheiten 2a und 2b und 2b und 2c voneinander
durch Trennplatten 4a und 4b derart getrennt sind,
dass die aufeinander folgenden Untereinheiten 2a, 2b und 2c,
die jeweils aus vierzehn benachbarten Membranenträgerplatten
bestehen, in Serie angeordnet sind.
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Auf 12 wurde
eine Trennplatte 4 dargestellt, die eine ebene Metallplatte
ist, zum Beispiel aus nichtrostendem austenitischen Stahl (304 L
oder 316 L), und die mit Öffnungen 46 in
ihrem peripheren Teil für
das Durchgehen der Zusammenfüge-
und Spannzugstäbe
der Elemente des Ultrafiltrationsmoduls durchbohrt ist.
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Die
Trennplatte 4 weist eine Form und Maße gleich wie die einer Membranenträgerplatte
auf, kann aber in einer von zwei umgekehrten Postionen eine zur
anderen in Bezug auf die Membranenträgerplatten angeordnet werden.
Die Seite, die Öffnungen 11 (oder 11') der Trennplatte 4 aufweist,
kann bei der Montage des Moduls je nach der erwünschten Funktion für die Trennplatte
in der Serienmontage der Untereinheiten des Moduls nach unten oder
nach oben angeordnet werden.
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Die
Trennplatte 4 wird von vier Öffnungen 14 durchquert,
die hinsichtlich ihrer Form und Maße mit den Öffnungen 14 der Trennplatte
analog sind, die entlang zweier symmetrischer Einheiten in Bezug
zu einer Mittenlinie mit Querrichtung der Trennplatte in analogen
Anordnungen zu den Öffnungen 14 der Membranenträgerplatten
angeordnet sind.
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Wie
auf 2 sichtbar, ist die Trennplatte 4a mit
ihren Öffnungen
mit rechteckiger Form im oberen Teil in der Fluchtung der Permeatdurchgangsöffnungen 11' der Membranenträgerplatten 8 der
ersten Untereinheit 2a angeordnet.
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Die
zweite Trennplatte 4b ist in einer umgekehrten Position
der Platte 4a angeordnet, wobei die rechteckigen Öffnungen
der Trennplatte 4b im oberen Teil in der Verlängerung
der Öffnungen 11' der Membranenträgerplatten
der zweiten Untereinheit 2b, den Durchgang des Retentats
sicherstellend angeordnet sind.
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Die
Trennplatten können
als Variante aus Kunststoff bestehen, zum Beispiel aus Polyvinylchlorid
(PVC).
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Am
Ausgang der Untereinheit 2a dringt das Retentat, das die Öffnungen 11 im
oberen Teil der Trennplatte 4a durchquert, in die ausgerichteten Öffnungen 11 im
oberen Teil der Membranenträgerplatten
der zweiten Untereinheit 2b ein, um in den Fluidaufnahme-
und -zirkulationsräumen
der zweiten Untereinheit 2b verteilt zu werden. Das aus
der ersten Untereinheit 2a austretende Permeat bildet daher das
von der zweiten Untereinheit 2b, die in Serie in Bezug
auf die erste Untereinheit 2a platziert ist, zu filternde
Fluid.
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Das
am Ausgang der Fluidaufnahme- und -zirkulationsräume erzielte Retentat gelangt
in die Öffnungen 11' im unteren
Teil der Membranenträgerplatten
der zweiten Untereinheit, um zu dem Ausgang der zweiten Untereinheit
transportiert zu werden.
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Die
zweite Untereinheit funktioniert daher mit einer umgekehrten Richtung
in Bezug auf die erste Untereinheit, was die Zirkulation des zu
filternden Fluids und des Retentats betrifft.
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Am
Ausgang der zweiten Untereinheit 2b durchquert das Retentat
die Öffnungen 11' der Platte 4b in
einer umgekehrten Position in Bezug auf die Trennplatte 4a,
um in die Öffnungen 11 der
Membranenträgerplatten
der dritten Untereinheit 2c einzudringen, die durch ihre
Nebeneinanderlegung einen Fluidverteilungskanal in den aufeinander
folgenden Aufnahme- und Zirkulationsräumen der dritten Untereinheit 2c bilden.
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Das
am Ausgang des Moduls 2c erzielte Retentat wird im Inneren
der Langlöcher 11' im oberen Teil
der Untereinheit 2c zurückgewonnen
und dann über
eine Öffnung
und einen Ausgangsanschlussstutzen 5b des Moduls, der mit
einer Rückgewinnungsleitung
des Retentats verbunden ist, abgeleitet, das heißt eine Farbrückgewinnungsleitung,
auf der eine Pumpe platziert ist, die es erlaubt, die Farbe in den
Kataphorese-Farbbehälter
zurückzuführen.
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Die
dritte Untereinheit 2c funktioniert daher in die gleiche
Richtung wie die erste Untereinheit 2a.
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Die Öffnungen 11 der
Membranenträgerplatten
der dritten Untereinheit 2c, die im unteren Teil der Membranenträgerplatten
angeordnet sind, bilden durch ihr Nebeneinanderliegen einen Verteilungskanal
des Retentats, das von der zweiten Untereinheit 2b kommt,
die an ihrem Ausgangsende geschlossen ist, über die Rückhalteplatte 3b,
deren untere Öffnungen
durch Stopfen verschlossen sind, wie das unten erklärt wird.
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Ungeachtet
der Untereinheit erfolgt die Permeatrückgewinnung im oberen Teil
der Untereinheit durch einen einzigen Längsrückgewinnungskanal auf jeder
der Seiten der Einheit des Moduls, wobei die Trennplatten 4a und 4b die Öffnungen 14,
die die Kommunikation zwischen zwei aufeinander folgenden Untereinheiten
sicherstellen können,
in der Nähe ihrer
zwei Enden aufweisen. Ungeachtet der Position der Trennplatte, wird
die Verbindung zwischen den aufeinander folgenden Teilen der Längsrückgewinnungskanäle der Untereinheiten,
die im oberen Teil des Moduls liegen, sichergestellt. Die Kassetten 16, die
die Überwachung
der Anlage erlauben, befinden sich daher immer im oberen Teil des
Ultrafiltrationsmoduls. Das Permeat, das auf dem Niveau der ersten
Rückhalteplatte 3a durch
die Anschlussstutzen 6a zurückgewonnen wird, zirkuliert
in die Längsrichtung
in eine Richtung entgegen gesetzt zur Zirkulationsrichtung des Fluids
durch das Modul.
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Auf 13 wurde
eine Rückhalteplatte 3 dargestellt,
die eine Standardform hat, wobei die Platte 3a oder die
Platte 3b an den Enden des Moduls, das auf 2 dargestellt
ist, identisch sind, jedoch, was ihren oberen und unteren Teil betrifft,
in umgekehrten Anordnungen zueinander platziert sind.
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Die
Rückhalteplatte 3,
die aus Aluminiumlegierung oder einem Kunststoff oder Verbundwerkstoff hergestellt
werden kann, weist eine Struktur auf, die es erlaubt, eine sehr
große
Starrheit der Platte sicherzustellen, die die Spannkräfte aller
Zugstäbe 8 aushalten
muss. Die Platte wird in geformter Form hergestellt und weist einen
ebenen Teil auf, der durch Längsrippen 47 sowie
durch Querrippen 48 senkrecht zu den Längsrippen verstärkt ist,
die sich mit rechtem Winkel auf dem Niveau der verstärkten Verbindungsteile
schneiden, die am Rand der Rückhalteplatte 3 Ösen 7 zum
Eingreifen und Festziehen der Zugstäbe bilden können.
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Die
ebene Innenseite der Rückhalteplatte 3, die
dazu bestimmt ist, mit einer Dichtung 9 oder einer Einlage
aus Kunststoff in Berührung
zu kommen, ist vorzugsweise mit Rilsan überzogen.
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Entlang
ihrer Längsränder weist
die Rückhalteplatte 3 vier
vorstehende Teile 49 auf, die dazu bestimmt sind, in Paaren
entlang der Montagerichtung der Rückhalteplatte 3 den
Schutz der Einheiten von Kassetten 16, die in Bezug zu
den seitlichen Rändern der
Membranenträgerplatten
in ihrem oberen Teil vorstehen, sicherzustellen.
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Die
Anordnung der vorstehenden Teile 49 entlang der zwei Längsränder der
Rückhalteplatte 3 und
in symmetrischen Anordnungen in Bezug zu einer mittleren Querebene
der Platte erlaubt es, identische Rückhalteplatten in einer ersten
Position (die der Platte 3a) und in einer zweiten umgekehrten
Position (die der Platte 3b auf 2) zu verwenden.
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Ebenso
sind Füße 50 an
den zwei Enden der Rückhalteplatte 3 vorgesehen,
um für
das Modul ungeachtet der Position der Rückhalteplatte als Auflage zu
dienen.
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Im
Allgemeinen ist die Rückhalteplatte
in Bezug auf eine mittlere Längsebene
und eine mittlere Querebene mit Ausnahme der Herstellung der Öffnungen 5 und 6,
die das Anschließen
des Moduls entweder an eine Zufuhr zu filternden Fluids, oder an Permeatrückgewinnungsrohrleitungen
oder Retentatrückgewinnungsrohrleitungen,
sicherstellen, völlig symmetrisch.
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Die
Anordnung der Platten in einer ihrer zwei Positionen und der Gebrauch
von Stopfen erlaubt es, das Modul leicht an unterschiedliche Konfigurationen industrieller
Anlagen anzupassen.
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Wenn
das Modul zusammengebaut und über einen
der Anschlussstutzen einer ersten Rückhalteplatte an einer Zuführleitung
mit Fluid unter Druck angeschlossen wird, wird das Fluid in den
aufeinander folgenden Fluidaufnahme- und Zirkulationsräumen 13 einer
ersten Untereinheit (oder einer einzigen Untereinheit der Anlage)
verteilt und zirkuliert in die Längsrichtung
der Membranenträgerplatten
und Membranen derart, dass das Fluid die Außenoberfläche der Membranen in Gegenüberlage,
die die Zirkulationsräume
abgrenzen, bespült,
und dass sich ein Permeat von dem Fluid trennt, so dass das von
der ersten Fraktion, die aus dem Permeat besteht, getrennte Fluid
das Retentat bildet. Das zu filternde Fluid und das Retentat zirkulieren
mit großer
Geschwindigkeit in Berührung
mit den Membranen, was ein Selbstreinigen der Membranen sicherstellt
und daher das Verstopfen während
des Gebrauchs der Vorrichtung einschränkt.
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Das
Retentat kann am Ausgang einer ersten Untereinheit entnommen und
verwendet werden, oder, im Gegenteil, als zu filterndes Fluid in
eine zweite Untereinheit gesendet werden. Eine dritte Untereinheit
kann in Serie im Anschluss an die zweite Einheit platziert werden,
um das zweite Retentat am Ausgang der zweiten Untereinheit aufzunehmen. Das
am Ausgang der Anlage zurückgewonnene
Retentat, das im Fall der Behandlung einer Farbe Pigmente und Bindemittel
der Farbe enthält,
kann weiterverwendet und zum Beispiel in den Farbbehälter einer
Kataphorese-Lackieranlage
zurückgeleitet
werden.
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Das
Permeat wird beliebig auf dem Niveau jeder der Untereinheiten in
einem gemeinsamen Ableitungskanal zurückgewonnen. In dem Fall der Trennbehandlung
der Bestandteile einer Farbe für Karosserie
kann das Permeat, das das Lösemittel der
Farbe enthält
und zum großen
Teil aus demineralisiertem Wasser besteht, zum Spülen der
Karosserien, die aus den Farbbädern
austreten, zum Beispiel durch Kataphorese wieder verwendet werden.
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Man
kann Module verwenden, die eine beliebige Anzahl aufeinander folgender
Untereinheiten, die in Serie platziert sind, gemäß den Filtererfordernissen
und der Leistung der Membranen verwenden.
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Auf
jeden Fall erlauben es die erfindungsgemäßen Filtermodule, den Betrieb
und die Unversehrtheit aller verwendeten Membranen ständig zu überwachen,
die Lage einer Membran, die ein Leck aufweist, zu bestimmen und
einen Permeatrückgewinnungsraum,
der eine defekte Membran enthält,
bis zum Ersetzen dieser Membran zu isolieren, was es vermeidet,
das in der Anlage zurückgewonnene
Permeat auch nur geringfügig
zu verschmutzen.
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In
dem Fall des auf 2 dargestellten Moduls, wird
das Permeat auf der Eingangsseite des Moduls durch die Anschlussstutzen 6a und 6b zurückgewonnen,
an welche Leitungen angeschlossen werden können. Eine Pumpe, die stromaufwärts des Moduls
liegt, erlaubt es, die Farbe in dem Modul zirkulieren zu lassen.
Ein Druck, der in dem Modul hergestellt wird, erlaubt es, während der
Trennbehandlung einen perfekt eingestellten Druckunterschied über die
Ultrafiltrationsmembranen aufrechtzuerhalten.
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Dieser
Membranen durchquerende Druck erlaubt es, das Durchgehen des Permeats
durch die Membranen und die Zirkulation des Permeats mit einem im
Wesentlichen konstanten Durchsatz bis zu Wiederverwendungsmitteln
des Permeats (zum Beispiel Spüldüsen von
Karosserien) sicherzustellen.
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Die
Erfindung ist nicht strikt auf die beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt.
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Die
Erfindung kann daher in dem Fall von Filterverfahren umgesetzt werden,
die Membranen unterschiedlicher Typen verwenden, zum Beispiel Mikrofiltrationsmembranen,
die Poren mit mikrometrischen Maßen an Stelle von Ultrafiltrationsmembranen
mit Poren mit nanometrischen Maßen
aufweisen. Die Erfindung kann außerhalb der bevorzugten beschriebenen
Anwendung, die das Trennen von Lösemittel
und Farbe aus Farb- oder Reinigungsbehältern einer Kataphorese-Lackieranlage betrifft,
verwendet werden.
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Die
Erfindung kann zum Filtern von Flüssigkeiten sehr unterschiedlicher
Beschaffenheit oder sogar zum Filtern beliebiger Fluide, zum Beispiel
Gas, verwendet werden.