DE69833351T2

DE69833351T2 - Verbindungselement für Membranelemente

Info

Publication number: DE69833351T2
Application number: DE69833351T
Authority: DE
Inventors: Walterus Gijsbertus Joseph Van Der Meer; Wilhelmus Cornelis Van Paassen; Petrus Jacob De Moel
Original assignee: Nv Waterleidingmaatschappij Oost-Brabant; Nv Waterleidings Friesland; WATERLEIDINGMIJ OOST BRABANT N; WATERLEIDINGS FRIESLAND NV; DHV Water BV
Current assignee: Nv Waterleidingmaatschappij Oost-Brabant; Nv Waterleidings Friesland; WATERLEIDINGMIJ OOST BRABANT N; WATERLEIDINGS FRIESLAND NV; DHV Water BV
Priority date: 1997-12-24
Filing date: 1998-12-22
Publication date: 2006-10-19
Anticipated expiration: 2018-12-23
Also published as: EP0925825A2; PT925825E; ATE316818T1; EP0925825B1; ZA9811850B; EP0925825A3; US6302448B1; DE69833351D1; ES2258811T3; NL1007899C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement zum Koppeln von zwei rohrartigen Membranelementen eines Typs, der in der Membranfiltertechnologie angewandt wird, wobei die Membranelemente gegenseitige Verlängerungen voneinander bilden.
Wie wahrscheinlich bekannt, ist das Membranfiltern eine Trenntechnik, bei der Flüssigkeiten und Gase mit Hilfe von Membranelementen getrennt werden. Einige der Substanzen werden zurückgehalten, und der Rest der Substanzen läuft durch die Membran. Daher wird ein zu reinigender Zuführstrom in einen gereinigten Produktionsstrom und in einen Konzentratstrom geteilt.
Bei einer bekannten Membranfiltertechnik ist eine Vielzahl von Membranelementen in Serien verbunden und in einem röhrenförmigen Druckgefäß angeordnet. Das Druckgefäß passt knapp um die Membranelemente, mit Dichtringen zwischen den Membranelementen und dem Druckgefäß. Die Membranelemente und das Druckgefäß bilden daher eine zusammengebaute Einheit.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Kopplungselement für solche Membranelemente 3 bereitzustellen, mittels welcher es möglich wird, Membranelemente zu koppeln, ohne gezwungen zu sein, ein solches Druckgefäß zu verwenden.
Die Erfindung ist in ihrer umfassendsten Form durch die Vorrichtung gemäß Anspruch 1 dargestellt.
Bevorzugte Ausführungsformen sind in den anliegenden abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Mit der Hilfe des erfindungsgemäßen Verbindungsstücks werden die Membranelemente sowohl im strömungstechnischen als auch im baulichen Sinn gekoppelt. Bei Niederdruckanwendungen kann das oben genannte Druckgefäß komplett weggelassen werden. Wird jedoch ein Druckgefäß verwendet, bilden die Membranelemente und das Druckgefäß unabhängige Teile der Anlage. Das stellt die Möglichkeit des Herstellens der Membranelemente und des Druckgefäßes unabhängig voneinander bereit, mit verschiedenen Maßen und der freien Auswahl des Werkstoffs. Das erlaubt es dem Druckgefäß auch, als Förderleitung für einen der Ströme zu dienen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verbindungselements sind die Dichtungsflächen auf der inneren peripheren Wand des Verbindungsstücks ausgebildet und konzipiert, um in die äußere periphere Wand der Enden der Membranelemente einzugreifen, wobei der Innendurchmesser des Verbindungsstücks zumindest an den Enden leicht größer ist als der Außendurchmesser der Enden der eingreifenden Membranelemente.
Bei dieser Ausführungsform greift das Verbindungselement um die Enden der Membranelemente, um gekoppelt zu werden. Der Unterschied zwischen dem Innendurchmesser des Verbindungsstücks und dem Außendurchmesser der Enden der Membranelemente wird so ausgewählt, dass die erwünschte Passung erzielt wird. Wenn eine Kopplung zum Beispiel zugfest sein muss, ist sie knapper als wenn eine Kopplung nicht zugfest sein muss.
Obwohl die Enden des Verbindungsstücks mit einem schrittartigen Durchmesseranstieg versehen werden könnten, um es ihnen zu ermöglichen, sich um die Membranelemente zu fügen, wird baulich vorgezogen, dass der Innendurchmesser der Verbindungsstücks über seine ganze Länge gleich ist.
Derart erzielt man ein unkompliziertes Verbindungsstück, dessen Herstellung einfach ist.
Eine weitere Ausführungsform stellt ein Verbindungselement bereit, dessen Dichtflächen auf abgelenkten endseitigen Flächen des Verbindungsstücks ausgebildet sind und konzipiert sind, um in die entgegengesetzten abgelenkten Endwände der Membranelemente einzugreifen. In einem solchen Fall werden die abgelenkten Endflächen des Verbindungsstücks und die abgelenkten Endwände der Membranelemente fest durch zusätzliche Mittel zusammengeschoben.
Ungeachtet der angewandten Ausführungsform wird ferner vorgezogen, dass die Dichtflächen mit Mitteln, wie zum Beispiel Dichtringen, Oberflächenprofil und dergleichen versehen sind, um die Effizienz des Abdichtens und/oder Eingreifens zu fördern. Die Dichtringe können zum Beispiel in periphere Rillen in dem Verbindungsstück eingelassen werden, um in entsprechendes Oberflächenprofil auf den Membranelementen einzugreifen. Natürlich geht es auch umgekehrt, indem die Dichtringe auf den Membranelementen vorgesehen werden und das Verbindungsstück Oberflächenprofil besitzt.
Als eine besondere Form eines Oberflächenprofils können Gewinde erwähnt werden, mittels welcher das Verbindungsstück auf das Ende der Membranelemente geschraubt werden kann.
Eine besondere Ausführungsform des Verbindungselements ist gekennzeichnet durch mindestens ein sich axial erstreckendes Durchgangsstück, das sich im Inneren des Verbindungsstücks befindet, das so konzipiert ist, dass seine zwei Enden mit entsprechenden Durchflussöffnungen in den Membranelementen kommunizieren. Wenn zwei Membranelemente mit Hilfe des Verbindungselements gekoppelt werden, stellt das Durchgangsstück hinsichtlich des Flusses sicher, dass die entsprechenden Durchflussöffnungen in den verschiedenen Membranelementen in Kommunikation sind.
In diesem Zusammenhang wird vorgezogen, dass der Außendurchmesser des Durchgangsstücks leicht kleiner ist als der Innendurchmesser der Durchflussöffnungen in den Membranelementen. Das erlaubt es den Enden des Durchgangsstücks, in die Durchflussöffnungen eingefügt zu werden, um eine Dichtverbindung zwischen dem Durchgangsstück und den Durchflussöffnungen zu bilden.
In diesem Zusammenhang ist es ferner vorteilhaft, dass sich das Durchgangsstück in die axiale Richtung über die Enden des Verbindungsstücks erstreckt. Derart reicht die Überlagerung zwischen dem Durchgangsstück und den Durchflussöffnungen, um die Möglichkeit des Leckens zu minimieren.
Eine baulich einfache Ausführungsform einer solchen Variante des Verbindungselements kann erzielt werden, indem die Druchflussöffnung und das Verbindungsstück mittels Speichenstegen verbunden werden, die sich im Wesentlichen radial erstrecken.
Wie oben erwähnt, ist es mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verbindungselements möglich, gekoppelte Membranelemente kombiniert mit einem als solchen bekannten Druckgefäß zu verwenden. In einem solchen Fall wird vorgezogen, die äußere Peripherie des Verbindungsstücks mit Abstandsstegen zu versehen. Mit Hilfe der Abstandsstege wird es einfach, das Verbindungselement und entsprechend die Membranelemente in dem Inneren des Druckgefäßes zu zentrieren.
Da in einem solchen Fall das Druckgefäß im Allgemeinen auch als Förderleitung für einen der Ströme dient, ist es vorteilhaft, die Abstandsstege gleichmäßig und in die axiale Richtung über die Peripherie des Verbindungsstücks zu verteilen, so dass sie den Strom nicht behindern.
Es ist natürlich auch möglich, mehr als ein Durchgangsstück innerhalb des Verbindungsstücks des Verbindungselements zu haben. Im Allgemeinen könnte man sagen, dass die Ausführungsform des Verbindungselements weitgehend von dem Konzept der zu verbindenden Membranelemente abhängt.
Unten wird die Erklärung detaillierter unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erklärt, die eine Anzahl von Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verbindungselements veranschaulichen.
1 zeigt perspektivisch eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbindungselements.
2 zeigt eine Anwendung des in 1 gezeigten Verbindungselements.
3 zeigt eine weitere Anwendung des Verbindungselements der 1.
4 zeigt perspektivisch eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbindungselements.
5 zeigt eine Anwendung des Verbindungselements gemäß 4, und
6 zeigt eine zweite Anwendung des Verbindungselements gemäß 4.
Das in den Figuren gezeigte Verbindungselement dient zum Koppeln von zwei rohrartigen Membranelementen, wie sie in der Membranfiltertechnik verwendet werden, so dass sie gegenseitige Verlängerungen bilden. Membranelemente dieser Art sind als solche bekannt und erfordern keine weitere Erklärung.
Das Verbindungselement umfasst im Wesentlichen ein Verbindungsstück 2. Das Verbindungsstück 2 ist an seinen beiden Enden mit Dichtflächen versehen. 1 zeigt eine solche Dichtfläche am rechten Ende des Verbindungsstücks 2, mit dem Bezugszeichen 3. Die Dichtfläche besteht aus einer inneren peripheren Wand des Verbindungsstücks 2. Ähnlich ist an dem entgegengesetzten nicht sichtbaren Ende des Verbindungsstücks 2 eine gleiche Dichtfläche bereitgestellt.
Die Dichtfläche 3 ist konzipiert, um in die äußere periphere Wand 4 der Enden des Membranelements 1 einzugreifen. Dazu ist der Innendurchmesser des Endes des Verbindungsstücks 2 leicht größer als der Außendurchmesser der Membranelemente. Der Unterschied in den Durchmessern hängt von der gewünschten Passung ab.
Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform ist das Ende der Membranelemente 1 mit einem Dichtring 5 versehen, der in eine periphere Rille passt. Die Dichtfläche 3 des Verbindungsstücks 2 ist mit einem Oberflächenprofil 6 versehen, das sich, wenn das Verbindungsstück 2 mit einem Membranelement 1 zusammengebaut wird, sehr effizient in den Dichtring 5 einfügt.
Das Verbindungsstück 2 der in 1 gezeigten Ausführungsform ist zylindrisch und hat den gleichen Durchmesser über seine ganze Länge. Eine weitere Möglichkeit besteht jedoch darin, den Durchmesser über einen zentralen Abschnitt des Verbindungsstücks 2 zu verringern, während sein Durchmesser nur an den Enden vergrößert wird, um es den Enden der Membranelemente zu erlauben, angebaut zu werden.
Das Innere des Verbindungsstücks 2 umfasst ein Durchgangsstück 7, das sich in axiale Richtung erstreckt. Das Durchgangsstück 7 ist mit dem Verbindungsstück 2 mittels Speichenstegen 8 verbunden, die sich im Wesentlichen radial erstrecken.
Bei der gezeigten Ausführungsform erstreckt sich das Durchgangsstück 7 axial über die Enden des Verbindungsstücks 2 hinaus. Wenn dieses Verbindungselement zwischen zwei benachbarten Membranelementen positioniert wird, verbindet sich das Durchgangsstück 7 mit den entsprechenden Durchflussöffnungen 9, die in den Membranelementen vorgesehen sind. Im Allgemeinen ist der Außendurchmesser des Durchgangsstücks 7 leicht kleiner als der Innendurchmesser der Durchflussöffnungen 9, so dass eine optimale Verbindung zwischen Durchgangsstück 7 und Durchflussöffnungen 9 erzielt werden kann. Das bedeutet, dass das Verbindungselement zusätzlich zum Verbinden der Membranelemente auch die Kommunikation zwischen den Durchflussöffnungen, die darin ausgebildet sind, bereitstellt. Natürlich kann es im Gegensatz zu dem, was in 1 gezeigt ist, mehr als ein Durchgangsstück geben.
2 und 3 zeigen zwei Anwendungsbeispiele des in 1 gezeigten Verbindungselements. Zu beachten ist, dass diese Figuren sowie 1 eine vergrößerte Ansicht des gesamten Aufbaus zeigt.
In 2 sind zwei Membranelemente 1 in Verlängerung voneinander positioniert und durch ein Verbindungsstück 2 dazwischen gekoppelt. Die Enden der Membranelemente, die voneinander wegzeigen, sind mit zwei weiteren Verbindungsstücken 2 verbunden, deren andere Enden mit Endkappen 10 verbunden sind. Derartige Endkappen sind in bekannter Art für den Einlass und den Auslass der verschiedenen Ströme bestimmt.
Bei der in 3 gezeigten Ausführungsform sind die zu koppelnden Membranelemente strikt gesehen nicht als Verlängerung voneinander positioniert. Das wird mittels eines speziell gebildeten Zwischenteils 11 durchgeführt, der das Umkehren der Strömungsrichtung verursacht. Das Konzept dieser Ausführungsform weicht jedoch nicht von dem erfindungsgemäßen Konzept ab, da die Verbindungszweige 12 und 13 mit dem Ende eines Membranelements verglichen werden können. Die Enden der Membranelemente 1, die von dem Zwischenteil 11 wegzeigen, sind mit den Endkappen 10 mittels eines Verbindungsstücks 2 wie in 2 gezeigt verbunden.
4 zeigt eine Ausführungsform des Verbindungselements, das im weiten Sinne der in 1 gezeigten Ausführungsform entspricht. Der Unterschied besteht darin, dass auf der äußeren Peripherie des Verbindungsstücks 2 Abstandsstege 14 bereitgestellt sind. Diese Abstandsstege sind gleichförmig in die axiale Richtung über die Peripherie der Verbindungsstücke 2 verteilt.
5 zeigt, dass die Abstandsstege 14 das Zentrieren des Verbindungsstücks 2 im Inneren eines Druckgefäßes 15, das als solches bekannt ist, erleichtern und dabei auch die Membranelemente im Inneren des Druckgefäßes 15 zentrieren. Derart kann der Raum zwischen dem Außendurchmesser des Verbindungsstücks 2 und dem Druckgefäß 15 als Strömungsleitung dienen. Die in 6 gezeigte Ausführungsform besitzt auf einer Seite des Druckgefäßes 15 eine Verschlussplatte oder einen Kopplungsflansch 16. Das entgegengesetzte Ende des Druckgefäßes 15 ist mit Einlass- und Auslassmitteln 17 für die verschiedenen Ströme versehen.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen des Verbindungselements besitzen das gemeinsame Merkmal, dass sich die Enden des Verbindungsstücks 2 immer um die Enden der Membranelemente fügen. Die abgelenkten Enden 18 des Verbindungsstücks 2 könnten jedoch auch in die Endwände 19 der jeweiligen Enden der Membranelemente 1 eingreifen.
Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, die viele Änderungen erfahren können und dennoch im Geltungsbereich der Erfindung, wie sie in den anliegenden Ansprüchen spezifiziert ist, bleiben.

Claims

Verbindungselement zur Kopplung von zwei rohrartigen und in der Membranfiltertechnologie angewandten Membranelemente (1), wobei die Membranelemente (1) gegenseitige Verlängerungen bilden, mit einem Verbindungsstück (2), welches an beiden Seiten mit Dichtungsflächen (3) zum Eingriff von Anschlussenden der zu koppelnden Membranelemente (1) ausgerüstet ist, und mit wenigstens einem längserstreckten und im Inneren des Verbindungsstückes (2) angeordneten Durchgangsstück (7), dessen beiden Enden mit korrespondierenden Durchflussöffnungen (9) in den Membranelementen (1) kommunizieren, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchgangsstück mit dem Verbindungsstück (2) über im Wesentlichen radial verlaufende Speichenstege (8) verbunden ist.
Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenumfangsfläche des Verbindungsstückes (2) mit Abstandstegen (14) ausgerüstet ist.
Verbindungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandstege (14) gleichförmig und axial verlaufend über die Außenumfangsfläche des Verbindungsstückes (2) verteilt sind.
Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtflächen (3) auf der Innenumfangsfläche des Verbindungsstückes (2) angeordnet sind und so ausgelegt sind, dass sie mit der Außenumfangsfläche der Enden der Membranelemente (1) zusammenwirken, wobei der Innendurchmesser des Verbindungsstückes (2) wenigstens endseitig geringfügig größer als der endseitige Außendurchmesser des eingreifenden Membranelementes (1) ist.
Verbindungselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser des Verbindungsstückes (2) durchgängig gleich über dessen gesamte Länge ist.
Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtflächen (3) auf den abgelenkten Oberflächen des Verbindungsstückes (7) angeordnet und so ausgelegt sind, dass die gegenüberliegenden abgelenkten endseitigen Wände des Membranelementes (1) hiermit zusammenwirken.
Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtflächen (3) mit Mitteln wie Dichtringen (5), Oberflächenprofilierungen und dergleichen ausgerüstet sind, um die Dichtwirkung und/oder den Eingriff zu unterstützen.
Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser des Durchgangsstückes (7) geringfügig kleiner als der Innendurchmesser der Durchflussöffnungen (9) in den Membranelementen (1) ausgebildet ist.
Verbindungselement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Durchgangsstück (7) in axialer Richtung über die Enden des Verbindungsstückes (2) hinaus erstreckt.