DE69303157T2 - Trennvorrichtung - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft eine Dichtungseinrichtung für eine spiralig gewickelte Filtrationsvorrichtung, etwa bei einer Rückosmose- oder Ultrafiltrationsvorrichtung.
• Derzeit werden Flüssigkeits-Trennvorrichtungen, wie Filtrations- oder Rückosmosevorrichtungen, mit einer spiralig gewickelten Patrone in Trennprozessen für Flüssigkeiten eingesetzt. Die spiralig gewickelte Patrone ist durch Schichten von einer oder mehreren Membranlagen, einer oder mehreren Distanzlagen sowie einer oder mehreren flüssigkeitsundurchlässigen Lagen um einen zentralen hohlen Kern, der als Auslaß für Durchdringungsflüssigkeit (permeate) fungiert, gebildet. Die Patrone weist eine Dichtungskonfiguration auf, die ein Vermischen von Durchdringungsflüssigkeit mit sowohl Speisung als auch Retentat verhindert. Die Patrone ist in einem Gehäuse angeordnet, wobei die Speisung axial in die Patrone eingeleitet, Retentat axial aus der Patrone abgezogen und Durchdringungsflüssigkeit über den zentralen hohlen Kern, der in Fluidverbindung mit einem Fluidauslaß in einem auch die Patrone im Gehäuse dicht einschließenden Deckel steht, rückgewonnen werden. Derzeit wird die Speisung gegenüber dem Retentat mittels einer winkelförmigen elastomeren Dichtung abgedichtet, die zwischen die Außenfläche der Patrone und die Innenfläche des Gehäuses für die Patrone so eingefügt ist, daß sie den Speisungseinlaß gegenüber dem Retentatauslaß abdichtet. Ein von der winkelformigen Dichtung beabstandeter O-Ring ist zwischen dem Gehäuse-Deckel und dem Gehäuse angeordnet, um einen Austritt (eine Leckage) von Speisung aus dem Gehäuse vor ihrem Durchtritt durch die spiralig gewickelte Patrone zu verhindern. Ungünstigerweise neigt die winkelförmige Dichtung zu einem Versagen unter normalen Betriebsbedingungen von Druck und Fluidströmung, hauptsächlich infolge von unvollkommener Abdichtung an der Innenwand des Gehäuses und der die Gehäuse-Innenwand kontaktierenden Dicht(ungs)fläche.
• Die US-A-4 594 161 beschreibt eine Dichtungsanordnung für eine Rückosmosevorrichtung, wobei eine Abdichtung zwischen einem Gehäuse für eine spiralig gewickelte Patrone und einem Deckel des Gehäuses hergestellt ist.
• Es wäre mithin wünschenswert, eine Dichtungseinrichtung bereitzustellen, die eine Speiseflüssigkeit, bevor sie als Retentat abgezogen wird, an einem Vorbeiströmen an einer Flüssigkeits-Trenneinrichtung hindert. Eine solche Dichtungseinrichtung würde wirkungsvollere Flüssigkeitstrennprozesse, bei denen eine spiralig gewickelte Trennpatrone benutzt wird, zulassen.
• Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Dichtung zur Verwendung in Verbindung mit einer spiralig gewickelten Flüssigkeits-Trennvorrichtung bereitgestellt, die eine Filtrationsmembran, wie eine Ultrafiltrationsmembran oder eine halbdurchlässige Rückosmosemembran, aufweist. Die spiralig gewickelte Trennvorrichtung ist mit (in) einem Gehäuse angeordnet; ein Deckel für das Gehäuse wirkt mit dem Gehäuse und der Dichtung zusammen, um eine gewünschte Fluidströmung durch die Trennvorrichtung herbeizuführen. Die Dichtung verhindert ein Vermischen einer durch die Trennvorrichtung abgezogenen Retentatflüssigkeit. Ein Ende der Dichtung ist an der Außenfläche und um den Gesamtumfang der spiralig gewickelten Trennvorrichtung im Bereich eines Fluideinlasses in einem Deckel angeklebt. Ein zweites Ende der Dichtung ist zwischen einer Oberseite des Gehäuses und dem Deckel positioniert. Die Dichtung hindert einströmende Flüssigkeitsspeisung bzw. Speiseflüssigkeit an einem Vorbeiströmen an der Trennvorrichtung vor dem Abziehen bzw. Austragen (der Flüssigkeit) aus dem Gehäuse. Das zweite Ende der Dichtung weist vorzugsweise einen im wesentlichen O-ringförmigen Querschnitt auf und ist unter einer Kompressionskraft in einer Dichtungsbeziehung zwischen dem Deckel und dem Gehäuse gehalten.
• In den zeichnungen zeigen:
• Fig. 1 eine Querschnittdarstellung einer die erfindungsgemäße Dichtung verwendenden Flüssigkeits -Trennvorrichtung,
• Fig. 2 eine im Querschnitt gehaltene bzw. weggeschnittene perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Dichtung und
• Fig. 3 eine im Querschnitt gehaltene bzw. weggeschnittene perspektivische Darstellung der Dichtungsanordnung nach dem Stand der Technik.
• Die erfindungsgemäße Dichtung eignet sich zweckmäßig zur Verwendung bei spiralig gewickelten Flüssigkeits-Trennvorrichtungen, wie sie für Rückosmose oder Ultrafiltration eingesetzt werden. Beispiele von spiralig gewickelten Flüssigkeits-Trennvorrichtungen sind in US-A-3966 616, US-A-4 548 714, US-A-4 842 736 und US-A-4 906 372 offenbart. Die Trennvorrichtung ist innerhalb eines Gehäuses und eines Deckels für dieses eingeschlossen. Die erfindungsgemäße Dichtung bewirkt eine Abdichtung einer Speiseflüssigkeit gegenüber einer Retentatflüssigkeit und auch eine Abdichtung von Speiseflüssigkeit, Retentatflüssigkeit und Durchdringungs- bzw. Permeatflüssigkeit gegenüber der Umgebung der die Dichtung verwendenden Flüssigkeits-Trennvorrichtung. Die Dichtung ist von einstückiger Ausgestaltung und umfaßt eine an einer Außenfläche der spiralig gewickelten Flüssigkeits-Trennvorrichtung angeklebte erste Fläche sowie ein unter einer Kompressionskraft zwischen dem Gehäuse und dem Deckel angeordnetes freies Ende. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt das freie Ende der Dichtung einen im wesentlichen O-ringartigen Querschnitt.
• Gemäß den Figuren ist die erfindungsgemäße Dichtung 10 als einstückige Konstruktion ausgeführt; sie weist ein erstes Ende 12 auf, das an der Außenfläche 14 einer spiralig gewickelten Flüssigkeits-Trennvorrichtung 16 angeklebt ist und das auf beliebige herkömmliche Weise, z.B. mit einer Klebmasse oder einem eine Klebstoff schicht aufweisenden Band, angeklebt sein kann. Die erste Fläche (das erste Ende) 12 ist um den Gesamtumfang der Außenfläche 14 herum so angeklebt, daß ein Volumen 18 gegenüber einem Volumen 20 abgedichtet (getrennt) ist. Das freie Ende 22 der Dichtung 10 ist an der (Ober-)Fläche 24 eines Flansches 26 eines Gehäuses 28 angeordnet. Die Fläche 24 kann eine Vertiefung (Nut) zum Aufnehmen eines Teils des Querschnitts des freien Endes 22 der Dichtung 10 aufweisen. Das freie Ende 22 ist zwischen der Fläche 24 des Gehäuses 28 und der Fläche 30 des Deckels 32 beispielsweise mit Hilfe von herkömmlichen Muttern und Schrauben, die Bohrungen 34 und 36 durchsetzen, positioniert bzw. festgelegt. Der Deckel ist mit einem Speisungseinlaß 38 und einem Speisungsauslaß 40 versehen, so daß Speisung bzw. Speiseflüssigkeit in die spiralig gewickelte Flüssigkeits-Trennvorrichtung 16 eingeleitet werden kann, welche Durchdringungs- bzw. Permeatflüssigkeit in einen zentralen Durchgang 42 leitet, während Retentat in das Volumen 20 geleitet wird. Der Retentataustrag aus dem Volumen 20 erfolgt über einen Retentatauslaß 44. Ein(e) Verlängerung bzw. Stutzen 46 des Deckels 32 trägt zwei O-Ringe 48 und 50, die eine Abdichtung zwischen dem Speisungseinlaß und dem Permeatauslaß 52 herstellen. Permeat wird zur Rückgewinnung durch eine Permeatauslaßleitung 54 geleitet.
• In Fig. 3 ist die Dichtungseinrichtung nach dem Stand der Technik dargestellt. Die Dichtungseinrichtung umfaßt zwei getrennte Dichtungen 58 und 60. Die Dichtung 58 besteht aus einem O-Ring, der zwischen (bzw. auf) einem Flansch 26 eines Gehäuses 28 angeordnet und von der Dichtung 60 verschieden und getrennt ist. Die Dichtung 60 ist in einem Bereich 62 an der Außenfläche einer (nicht dargestellten) spiralig gewickelten Flüssigkeits-Trennvorrichtung angeklebt. Die Dichtung 60 umfaßt zwei Schenkel (leaves) 64 und 65, die unter dem Druck einer Speiseflüssigkeit, welche über einen (nicht dargestellten) Deckel ähnlich dem oben in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen eingeführt wird, auseinandergespreizt werden. Die Spreizung des Schenkels 64 gegen die Innenfläche 70 des Gehäuses 28 soll eine Abdichtung zwischen Speiseflüssigkeit und Retentatflüssigkeit in einem Volumen 20, die über eine Retentatauslaßleitung 44 abgeführt werden soll, bewirken. Diese Dichtungen sind unzweckmäßig, weil nicht in jedem Fall eine innige Berührung zwischen dem Schenkel 64 und der Fläche 70 erreicht werden kann, da der Schenkel 64 unter den im Betrieb der Vorrichtung auftretenden Flüssigkeitsdrücken eine Hohlkehle bilden kann. Zudem kann der Raum zwischen den Schenkeln 64 und 66 zu einem Totraum werden, in welchem praktisch keine Flüssigkeitsströmung stattfindet. Dies kann zur unerwünschten Vermehrung von Mikroorganismen im Totraum führen. Die Dichtungsmittel nach Fig. 3 sind folglich unzweckmäßig.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Trennen einer Speiseflüssigkeit in eine Durchdringungs- bzw. Permeatflüssigkeit und eine Retentatflüssigkeit, umfassend:

eine spiralig gewickelte Flüssigkeits-Trennvorrichtung (16) mit einer Trennmembran und Mitteln zum Rückgewinnen einer Permeatflüssigkeit,

ein Gehäuse (28) für die spiralig gewickelte Flüssigkeits-Trennvorrichtung,

einen mit dem Gehäuse (28) zusammenwirkenden Deckel (32), um die spiralig gewickelte Flüssigkeits- Trennvorrichtung (16) einzuschließen,

eine einstückig ausgestaltete Dichtung (10) mit einer an einer Außenfläche der spiralig gewickelten Flüssigkeits-Trennvorrichtung um deren Umfang herum angeklebten ersten Fläche (12), welche Dichtung ein zwischen dem Gehäuse (28) und dem Deckel (32) angeordnetes freies Ende (22) aufweist,

wobei die Dichtung (10) angeordnet ist zur Herstellung einer Abdichtung (Trennung) zwischen einer Speiseflüssigkeit, die von einem Einlaß (38) im Deckel (32) in die Trennvorrichtung eintritt, und einer aus dem Gehäuse abgezogenen Retentatflüssigkeit, und

ein im Deckel vorgesehenes Mittel (54) zum Abziehen einer Permeatflüssigkeit aus der Trennvorrichtung bei gleichzeitiger Verhinderung eines Vermischens der Permeatflüssigkeit mit der Speiseflüssigkeit oder der Retentatflüssigkeit.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das freie Ende (22) der Dichtung einen im wesentlichen O-förmigen Querschnitt aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die spiralig gewickelte Flüssigkeits-Trennvorrichtung (16) eine Rückosmosevorrichtung ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die spiralig gewickelte Flüssigkeits-Trennvorrichtung (16) eine Ultrafiltrationsvorrichtung ist.