DE7026844U - Rohrwickelvorrichtung zur herstellung einer membrananordnung. - Google Patents
Rohrwickelvorrichtung zur herstellung einer membrananordnung.Info
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Description
PATENTANW A" L-TE
DIPL.-INQ. R. SPLANEMANN DIPL-CHEM-Dr-B1REITZNER - dipi—ing. J. RICHTER
8C90 MÜNCHEN 2 Tal 13
Telefon (0B9) 22 62 07 / 22 62 09 Telegramme: Inventius München
iw. au.: 4804-III-7221
Ihr Zeichen: Q 1JQ 26 844.9
United Kingdom Atomic Energy Authority
CRohrwickelvorrioh-jng zur
Herstellung einer »leia'orananordnung
Die Erfindung "betrifft eine Rohrwickelvorrichtung zur Herstellung einer Membrananordnung für die Anwendung
bei umgekehrter Osmose mit einem länglichen, festen Wickeldorn, einer Einrichtung zur Aufbringung
einer membranerzeugenden Flüssigkeit auf ein Rohr, das auf dem Dorn aus einem oder mehreren Bändern gewickelt
wird, und einer Abstreifvorrichtung zur Steuerung der Stärke der auf das Rohr aufgebrachten Flüssigkeit.
Durch scbraubenlinienförmiges Aufwickeln von porösen,
faserigen Bändern lassen sich rohrförmige Membrananordnungen herstellen. Bei der Herstellung sicher Membrananordnungen,
bei denen die Membran nicht als Lage oder Teil einer Lage während des schraubenlinienförmif.;en
Wickeins eingebracht wird, wird die Membran bei-
, Kernte l: Deutldle Bank AG, München, Kon'o-Nr. 20/H009 ■ Posticheck: München 60060-807
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spielsweise auf der Innenseite der Anordnung dadurch aufgebracht, daß man die Anordnung in eine membranerzeugende Flüssigkeit eintaucht oder teilwe^oe mit dieser
angefüllt und die überschüssige Flüssigkeit durch Trocknung
entfernt hat, oder dadurch, daß man einen Kalibrierdorn
durch die Anordnung geführt hat.
Erfindungsgemäß soll deshalb eine Vorrichtung geschaffen werden, die es gestattet, auf einen Dorn ein poröses,
faseriges Band oder mehrere poröse faserige Bänder zur Erzeugung eines einfachen oder mehrfachen Rohres aufzuwickeln und dabei kontinuierlich eine semipermeable
Membran auf die Innenseite oder Außenseite des durch den Dorn geformten Rohres aufzugießen.
Dieses wird bei der eingargs näher erläuterten Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die
Abstreifvorrichtung einen Dorn aufweist, der einen sich in axialer Richtung erstreckenden Ringraum konstanter
radialer Stärke zwischen dem Rohr und seller Oberfläche bildet.
Die Mittel zur Aufbringung der membranerzeugenden Flüssigkeit und die Abstreifvorrichtung sind so ausgebildet und
angeordnet, daß die membranerzeugende Flüssigkeit erst mit. Luft in Berührung kommt, wenn die membranerzeugende
Masse die Abstreifvorrichtung passiert hat. Diese Mittel zur Aufbringung der membranerzeugenden Flüssigkeit umfassen vorteilhafterweise eine Verteilvorrichtung, die
an einem Ende des Doms angeordnet ist, und der Dorn ist hohl ausgeführt, so daß die Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter durch den Dorn der Verteilvorrichtung zugeführt werden kann. In diesem Falle kann die Abstreif-
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vorrichtung ein zylindrischer Kalibrierdorn mit den erforderlichen Abmessungen .»in,über den das gewickelte
Rohr wandert, wenn es den Dorn und die Ventilvorriöhtuäg verläßt. Der Kalitrisrdcm £ann as Wickeldorn gelagert und so befestigt sein,daß er sich frei
drehen oder frei in Richtung einer von der Wickeldornachse abweichenden Achse ausrichten kann.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann wie folgt arbeiten. Ein oder mehrere Bänder der gewünschten Breite und mit
einem Klebemittel auf den geeigneten Seiteι wird bzw.
werden kontinuierlich mittels eines felxiblen Riemens
auf einer herkömmlichen Rohrwickelmaschine mit einem Wickeldorn, einer Verteilvorrichtung und einem Kalibrierdorn in der vorstehend beschriebenen Kombination
aufgewickelt. Der Wickeldorn kann beispielsweise «ausgelegt sein, daß er ein Rohr mit einem Durchmesser in der
Größenordnung von 6,4 mm bis 50,8 mm erzeugt, beispielsweise 12,7 mm, 19,1 mm oder 25,4 mm. Eine rnembranerzeugende Flüssigkeit wird der Verteilvorrichtung unter Druck
gleichmäßig von einem geeigneten Vorratsbehälter aus zugeführt und, während das auf dem Wickeldorn erzeugte Rohr
über die Verteilvorrichtung wandert, wird die innere Oberfläche beschichtet und das Abstreifen der Oberfläche
wird durch den Kalibrierdorn erreicht.
Is ist wichtig, daß die Gießgeschwindigkeit und die
Zuführgeschwindigkeit der membranerzeugenden, filmbildenden Flüssigkeit gleich sind, um ein übermäßiges
Austreten von Flüssigkeit in das Rohr zu verhindern.
Die Bänder können beispielsweise aus wasserglasverleimtem Papier oder einem synthetischen, nicht gewebten
oder gewebten Faserband oder aus einer Mischung daraus
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bejtehen. Falls ein Klebemittel erforderlich ist, kann
dieses beliebig ausgewählt werden, es muß sich jedoch
passiv verhalten und darf keine Giftwirkung bzw. gesctissciclichs Beein*rM.oh"fcigung auf die Lösung oder das
Lösungsmittel haben, das in der erzeugten Vorrichtung behandelt wird. Zweckmäßigerweise können Klebemittel
aus genießbarer Stärke oder thermoplastische Klebemittel benutzt werden. Wenigstens ein Band kann aus einem
Papier bestehen, das aus thermoplastischen Fasern, beispielsweise Polyesterfasern, besteht. Beim Aufwickeln
kann dieses Band überlappt werden und die Überlappten Abschnitte können durch Wärmeekiwirkung oder ein Lösungsmittel miteinander verschmolzen werden.
Die Lage, auf die die Membran aufgegossen wird, kann mit üsvsndlungssitteln behandelt werden, um die Oberflächeneigenschaften für die Aufbringung der Membran geeignet
zu machen. Solche Umwandlungsmittel können die Oberflächenrauhigkeit und die Grenzflächenspannung verändern, wenn die membranerzeugende, filmbildende
Flüssigkeit aufgebracht wird.
Um die Herstellung der Membrananordnung abzuschließen, kann sie in geeignete Längen geschnitten werden und den
getrennten Schritten der Lufttrocknung, Auslaugung in
kaltem Wasser und Härtung in heißem Wasser ausgesetzt werden.Äußerlich mit Membranen versehene Rohre können
vertikal gegossen werden, um eine Beschädigung der Membran zu verhindern. In jedem Falle kann die Zeit, während
welcher sie der Luft ausgesetzt ist, dadurch gesteuert werden, daß man die Entfernung zwischen der Kalibriervorrichtuag und Wasseroberfläche und die Wickelgeschwindigkeit des Rohres verändert.
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Anhand der nun folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels einer erfIndungsgemäßen
Vorrichtung wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer teilweise geschnittenen Wickeldornanordnung
und
Fig. 2 eine weitere schematische Darstellung einer Wickeldornanordnung mit darauf
aufgewickelten Bändern und mit dem sich ergebenden Rohr, teilweise im Schnitt.
Die Wickelanordnung umfaßt eben ersten Endabschnitt 11 mit kreisförmigem Querschnitt. Der Endabschnitt 11
hat an einem Ende einen Abschnitt 12 mit verringertem
Durchmesser und mit einem durch dessen Zentrum führenden Kanal 13· Außerdem sind Längskaräle 14 und 15 vorgesehen,
die sich durch den Abschnitt 12 erstrecken und zu radialen Kanälen 14a und 15a führen.
Der Endabschnitt 11 ist beim Abschnitt 12 abnehmbar mit
einem rohrförmigen Wickeldornabschnitt 16 verbunden. Der Wickeldornabschnitt 16 hat an seinen Enden zwoi
vorspringende Abschnitte 37 und 38 mit gleichem Durchmesser, die den Innendurchmesser der auf dem Dorn ge-r
wickelten Rohre steuern. Der Wickeldornabschnitt 16 umfaßt zwei hohle konzentrische Rohre 17 und 18, wobei
der Durchmesser des äußeren Rohres 17 geringer ist als der Durchmesser des Abschnittes 12, mit d€tm es verbunden
ist. Der Raum 19 zwischen den Rohren 17 und 18 steht mit den Kanälen 14 und 15 in Verbindung und das hohle
Zentrum 20 des Rohres 18 steht in Verbindung mit dem
Kanal 13. Ein Rohr ?Λ ist mit dem Kanal 15 verbunden,
so daß eine Verbindung zrIschen dem Kanal 15 und dem
Zwischenraum 19 an des iaide des Zwischenraums 19 besteht,
das vom Kanal 14 abgelegen
Ein rohrförmiger Kalibrierdorn 22 ist mit einem Verteilerabschnitt 23 verbunden. Der Kalibrierdorn 22 hat
kreisförmigen Querschnitt und sein Durchmesser ist geringer als der Durchmesser der vorspringenden Abschnitte
37 und 38 des Wicfceldoraabschnittes 16, und zwar um die
doppelte Dicke der Schicht der membranerzeugenden Flüssigkeit, die auf die Innenseite eines auf dem Wickeldorn aufgewickelten Rohres aufgebracht werden soll. Der
Verteilerabschnitt 23 hat einen ersten Teil 24 mit kreisförmigem Querschnitt und mit einem Durchmesser,
der gleich dem Durchmesser des Abschnittes 12 ist, sowie
einen zweiten Teil 25 mit kreisförmigem Querschnitt und einem Durchmesser, der geringer ist als jener des Kalibrierdoms 22. Der Vertellerubschnitt 23 hat ein hohles
Zentrum 26, das in Verbindung mit dem hohlen Zentrum 20 des.Rohres 18 und zugleich über radiale Kanäle 27 und 28
in Verbindung mit der Außenfläche des zweiten Teiles 25 steht. Das Ende des Teil» 24 ist in einem Stück mit einer
kreisförmigen Wandung versehen, die zwischen die Enden der Rohre 17 und 18 reicht, diese trägt und an der
diese befestigt sind.
Ein ringförmiger Spalt 39 besteht zwischen der Außenseite des Rohres 17 und der Innenfläche des Wickeldornabschnittes 16. Anschließend an den Abschnitt 38 befindet
sich ein Heizelement 29 und ein beheizbarer Schuh 36.
Der Wickeldorn kann benutzt werden, um beispielsweise ein Rohr aus zwei Lagen und einer Membrananordnung wie
folgt zu erzeugen:
Ein kontinuierliches, flexibles Band AO wird am vorspringenden Abschnitt 38 auf den Wickelaor&ab^&ait?- 1*·
autfgewickelt. Während das Band 40 xt'i den Wickel;vx«s.\-
abschnitt 16 geführt wird, wer4<e# ·*.. τ. iaavr&s äsiiw ZO.
und ein äußeres Band 31 kontii&'ta sr.-.:ch <*v* Einspringenden Abschnitt 38 zugeführt. Das 2:' -^ ISeacs. läuft zunächst über die Heizvorrichtung 29, au aar «sin imtsr HitzeeinfluB schmelzendes Klebemittel 32, das vorher auf die
Innenseite des Bandes aufgebracht worden ist, erwärmt wird, um es haftfähig zu machen. Am vorspringenden
Abschnitt 38 werden die Bänder 30 und 31 miteinander überlappend aufgewickelt, um ein Rohr 33 zu bilden, das
sich längs des Yickeldornabschnittes 16 nach sslner Erzeugung
kontinuierlich weg vom Abschnitt 11 bewegt.
Das Rohr 33 hat einen Überlappungsabschnitt 33 an seiner Außenfläche. Der Überlappungsabschnitt 35 wird
mit dem darunterliegenden Material durch Hitzeeinwirkung und Druck mittels des Schuhs 36 verschmolzen.
Dem Zwischenraum 19 wird über den Kanal 15 Kühlwasser
zugeführt, das über den Kanal 14 abströmt. Eine Flüssigkeit zur Erzeugung einer semi-permeablen Membran wird
der Verteilvorrichtung 23 durch den Kanal 13» die zentralen Räume 20 und 26 und die Kanäle 27 und 28 zugeführt.
Wenn das erzeugte Rohr 33 tth#r den Verteilerabschnitt
23 wandert, wird seine Innenseite mit der Flüssigkeit 34 beschichtet und durch den Kalibrierdorn 22 bis auf die
gewünschte Dicke abgestreift. Eine durch Reibung erzeugte Hemmung und Erwärmung des Rohres 33 beim Wandern längs
des Wickeldornabschnittes 16 wird dadurch verringert» daß das Rohr den Wickeldornabschnitt nur im Bereich der
vorspringenden Abschnitte 3" und 38 berührt. Die Tempe-
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ratursteuerung der Flüssigkeit und damit ihrer Viskosität wird durch das durch den Zwischenraum 19 zirkulierende Kühlwasser und mittels des ringförmigen Spaltes
59 zwischen dem Wickeldcrnabschnitt 16 und dem Rohr
erreicht.
Die erfindungsgeaäßu Vorrichtung kann auch benutzt
werden, un die Außenfläche eines Rohres in ähnlicher
Weise wie vorstehend beschrieben mit einem überzug zu versehen, wobei hierfür eine ringförmige Kalibrier-
und Verteilvorrichtung zu konstruieren und anzuordnen ist, so daß das Rohr nach seiner Erzeugung durch diese
Vorrichtung wandert.
Zur Herstellung von Membrananordnungen kann die erfindungsgemäße Vorrichtung nach folgenden Beispielen
eingesetzt werden:
Eine Membrananordnung wurde durch die in der Zeichnung
dargestellte und vorstehend beschriebene Vorrichtung erzeugt, wobei die folgenden Materialien und Bedingungen
benutzt worden:
1. Innere Lage: An sich ungeleimtes 90 g m standard
5500 doppelschichtiges, einfaches, wasserglasverleimtes Papier mit der rauhen Seite nach innen.
Breite 26 mm.
2. Äußere Lage: Polyesterpapier (Freudenberg Polyesterbahn Typ SH 1220 PW). Breite 27 mm.
3. Überlappung der inneren Lage: 1 mm.
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4. Überlappung der äußeren Lage: 2 bis 3 mm.
5. Klebemittel: PoiyäthyiengJranulät.
6. Wickelg .schwindigkeit: 33 mm/Sekunde.
V 7. Polyesterband-Temperatur; 110 bis 1500C.
8. Heizschuhzustand: Leistung : 125 Watt;
Energieversorgung: 240 Volt Einphasenwechselstrom
von 50 Hz; Umgebungstemperatur 200C (unter diesen
Bedingungen lag die statische Heizschuhtemperatur zwischen 300 und 35O0C).
9. Wickeldorndurchmesser: 12,? τ&ζ.
10. Zusammensetzung der ls^isfcranerzeugenden Flüssigkeit
♦ in Gew.-96:
Formamid (General Purpose Reagent grade) 23,4 96
Azeton (Analar reagent grade) 50,8 96
Zelluloseazetat (Eastman-Kodak E398-10) 25,8 %
11. Kalibrierdorndurchmesser: 12,1 mm.
12. Rohr für die Zuführung der membranerzeugenden Flüssigkeit Durchmesser 6,35 mm, Dicke 0,1 mm.
13. Durchmesser der Bohrungen, durch die die Flüssigkeit
vor der Aufbringung auf das Rohr fließt: 3,18 mm.
14. Flüssigkeitsdruck beim Eintritt in den Dorn: 2,47 kgciä2.
15. Temperatur des Kühlwassers für die membranerzeugende
Flüssigkeit: 25°C.
16. Lufttrockungszeit:' 20 bis 90 Sekunden.
17. Wassertemperatur beim Auslaugen: 60C.
19. Härtungatoaperatur: 950C.
20. Härtungszeit: 20 Minuten.
21. Kembrandicke: 0,11 bis O,13 mm.
Die iso erzeugte Membrananordnung wurde in Längen zu je
2,44 m unterteilt und sieben solche Abschnitte worden in einer Vorrichtung zur Trennung einer Lösung 100
Stunden lang getestet. Bei Verwendung einer Natriumchloridlösung bei einem Druck vea 4.14 MN ra *" ergab
die Vorrichtung einen Salzausstoßvon 5000 Teilen pro
Million von 98,5- 0,5 Gew.-# und einen Wasserfluß bei 250C von 0,268± 0,024 nr pro m und Tag.
Eine Membrananordnung wurde wie in Beispiel 1 beschrieben
erzeugt, mit der Ausnahme, daß dasaembranerzeugende
Mitte? 26,5 Gew.-96 Formamid und 47,7 Gew.-* Azeton
enthielt und dia Aushärttemperatur 850C betrug.
Bei OLnP1U Test der in Beispiel 1 beschriebenen Art ergab die Vorrichtung einen Salzausstoß von 94- 1,0 Gew.-96
und einen Wasserfluß von O,536-/nr pro m und Tag.
0,024
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Bei.piel 3
Bine Hambrananordnung wurde wie in Beispiel 1 hergestellt,
mit der Ausnahme, cLaS däo möiu&r'öuiÄST^eviöSSvLs Mittsl
30 Gew.-96 Formamid und 44,2 Oew.-% Azeton enthielt und
die Aushärttemperatur 750C betrug.
Bei einem Test der in Beispiel 1 beschriebenen Art während 25 Stunden ergab die Vorrichtung einen Salzausstoß von 75- 5,0 Gew.-# und einen Wasserfluß von
1,072± 0,048 m3 pro m2 und Tag.
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Claims (2)
- Schutzansprüche :1 * Rohrwickelvorrichtyng zur Herstellung einer Membrananordnung für die Anwendung bei umgekehrter Osmose mit einem länglichen, festen Wickeldorn, einer Einrichtung zur Aufbringung einer membranerzeugenden Flüssigkeit auf ein Rohr, das auf dem Dorn aus eines or*z? mehreren Bändern gewickelt wird, und einer Abstreifvorrichtung zur Steuerung der Stärke der auf das Rohr aufgebrachten Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstreifvorrichtung (22) einen Dorn aufweist, der einen sich in axialer Richtung erstreckenden Ringraum konstanter radialer Stärke zwischen dem Rohr (35) und seiner Oberfläche bildet.
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wickeldorn (11, 16) einen geschlossenen Raum (19) aufweist, der mit Leitungsanschlüssen (1f-, 5, 21, 14, 14a) für Kühlmittel zum Kühlen des Wickeldoms (11,16,) und zur Steuerung der Temperatur der mwnbrenerzeugenden Flüssigkeit beim Durchströmen de* Wickeldorn (11, 16) bis in den Aufbringbereich (27, 28)hin versehen ist.
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1979
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