DE7505931U - Tubular devices for reverse osmosis and ultrafiltration and element for connecting the same - Google Patents
Tubular devices for reverse osmosis and ultrafiltration and element for connecting the sameInfo
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HOECHST AKTIENGESELLSCHAFTHOECHST AKTIENGESELLSCHAFT
KALLE Niederlassung der Hoechst AG Gbm 725 Wiesbaden-Biebrich 7. Februar 1975 |KALLE branch of Hoechst AG Gbm 725 Wiesbaden-Biebrich February 7, 1975 |
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Rohrförmige Vorrichtungen zur Reversosmose und Ultrafiltration und Element zur Verbindung derselbenTubular devices for reverse osmosis and ultrafiltration and element for connecting the same
Die Neuerung bezieht sich auf rohrförmige Vorrichtungen zur Druckbehandlung von strömenden Flüssigkeiten unter Verwendung semipermeabler schl auchförmi ger Membranen und. Elemente zur Verbindung dieser Vorrichtungen, Die Vorrichtung wird beispielsweise eingesetzt für die Entsalzung von Meerwasser, für die Gewinnung reinen Lösungsmittels aus Lösungen, für die Konzentrierung von Lösungen und für ähnliche Aufgaben unter Anwendung der Reversosmose, Dialyse und Ultrafiltration.The innovation relates to tubular devices for treating liquids flowing under pressure Use of semi-permeable, closed-loop membranes and. Elements for connecting these devices, The device is used, for example, for Desalination of sea water, for the extraction of pure solvents from solutions, for the concentration of Solutions and for similar tasks using reverse osmosis, dialysis and ultrafiltration.
Die bekannten rohrförmigen Vorrichtungen zu^ Reversosmose und Ultrafiltration, sogenannte Rohrmodule, bestehen aus einer schlauchförmigen semipermeablen Membran, einem die Membran umgebenden Druckrohr, dessen Wandung infolge porösen Aufbaues oder mittels feiner Bohrungen durchlässig gegenüber Flüssigkeiten ist, und einem das Druckrohr umschließenden Hantel rohr.The known tubular devices for reverse osmosis and ultrafiltration, so-called tube modules, consist of a tubular semipermeable membrane, a die The pressure pipe surrounding the membrane, the wall of which is permeable to liquids due to its porous structure or by means of fine bores, and the pressure pipe enclosing dumbbell tube.
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Die zu trennende Lösung fließt unter Druck axial durch die schlauchförmige semipermeable Membran, die an der'inneren Handung des Druckrohres anliegt, Das reine Lösungsmittel diffundiert durch die Wand des Membranschlauches, durchtritt die Wandung des Druckrohres von innen nach außen und wird in dem das Druckrohr umschließenden Mantelrohr gesammel während die aufkonzentrierte Lösung den Membransch'Uuch in axialer Richtung verläßt.The solution to be separated flows under pressure axially through the tubular, semipermeable membrane which is attached to the inner Handling of the pressure pipe is applied, the pure solvent diffuses through the wall of the membrane tube, passes through the wall of the pressure pipe from the inside to the outside and is collected in the jacket pipe surrounding the pressure pipe while the concentrated solution in the membrane tube axial direction leaves.
Um eine größere Austauschfläche zu erhalten und ein wirtschaftliches Betreiben zu ermöglichen, werden üblicher'-weise mehrere solcher rohrförmiger Vorrichtungen zur Revers- j osmose und Ultrafiltration hintereinander angeordnet, die nacheinander von der zu trennenden Lösung durchströmt werden. Hierzu ist es erforderlich, die einzelnen Rohrmod>le durch geeignete Elemente zu einer größeren Einheit zu verbinden.In order to obtain a larger exchange surface and to enable economical operation, several such tubular devices for reverse osmosis and ultrafiltration are usually arranged one behind the other, through which the solution to be separated flows one after the other. For this it is necessary to connect the individual pipe modules to a larger unit using suitable elements.
Es sind Verbindungselemente in Form von Frontplatten bekannt. Hierbei werden mehrere Rohrmpdule stirnseits zusammengefaßt, indem die Rohrenden in entsprechende Bohrungen der Frontp eingelegt werden. Di& Bohrungen sind durch Kanäle ίrn Inneren der Frontplatten verbunden, durch welche die zu trennende Flüssigkeit von einem Rohr zum anderen strömen kann. Diese Elemente erfordern sowohl ein erhebliches Maß an Fertigungs-There are known connecting elements in the form of front panels. Several tubular modules are grouped together on the front, by inserting the pipe ends into the corresponding holes in the front panel. Di & bores are through channels inside connected to the front plates, through which the liquid to be separated can flow from one pipe to the other. These Elements require both a significant amount of manufacturing
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Präzision an Rohr und Verbindungselement als auch besondere Sorgfalt bei der Montage der Einzelteile, da gleichzeitig mehrere Rohre dicht mit der Frontplatte verbunden werden müssen, überdies sind einzelne Rohre nicht separat zugänglich, wenn beispielsweise eine beschädigte Membran ausgetauscht werden muß.Precision on tube and connecting element as well as special Care should be taken when assembling the individual parts, as several pipes are tightly connected to the front panel at the same time must, moreover, individual tubes are not separately accessible if, for example, a damaged membrane has to be replaced.
Ferner ist bekannt, die üblicherweise parallel nebeneinander liegenden Rohrmodule mittels einzelner Rohrbogen ?u ver* \ binden, Diese Konstruktion bietet zwar den Vorteil der Zu- i gänglichkeit von Einzelrohren, ist in ihren bekannten Ausführungen jedoch mit dem Nachteil verknüpft, daß wegen der hohen Anforderungen hinsichtlich Dichtheit bei Hocfodruckbetrieb kompliziert geformte Einzelteile verwendet werden müssen, die den Strömungsque-^chnitt und damit die Leistung der Anlage beträchtlich verkleinern und deren Fertigung erhebliche Kosten verursacht,It is also known that usually parallel adjacent pipe modules by means of individual tube bend? U ver * \ bind This design does offer the advantage of the feed i accessibility of individual tubes, however, is linked to their well-known designs, with the disadvantage that because of the high requirements With regard to tightness in high-pressure operation, complexly shaped individual parts must be used, which considerably reduce the flow cross-section and thus the performance of the system and the production of which causes considerable costs,
Die Aufgabe der Neuerung besieht darin, rohrförjnige Vorrichtungen zur Reversosmose und Ultrafiltration zu schaffen! die durch Elemente verbunden werden, die es ermöglichen, eine einfache Montage und Demontage der einzelnen Rohrs durchzuführen, den Wechsel der Schlauchmembranen schnell und ohne Gefahr der MembranbesGhädigung vorzunehmen, eine beschädigungssicfiereThe task of the innovation is to create tubular devices for reverse osmosis and ultrafiltration! the be connected by elements that allow easy assembly and disassembly of the individual pipes, changing the hose membranes quickly and without the risk of To make membrane damage, a damage safeguard
Befestigung der Membran zu gewährleisten, eine druckfeste Abdichtung zu erzielen, Druckverluste in der Anlage gering zu halten und eine gute FlUssigkeitszirkulation entlang der Membran sicherzustellen.Attachment of the membrane to ensure a pressure-tight To achieve sealing, pressure losses in the system are low and good fluid circulation along the Ensure membrane.
Diese Aufgabe wird neuerungsgemäß gelöst durch rohrförmige Vorrichtungen zur Durchführung der Reyersosmose und Ultrafiltration und einem Element zur Verbindung der rohrförmigen Vorrichtungen, wobei die rohrförmigen Vorrichtungen aus flüssigkeitsdurchlässigen Druckrohren bestehen, die einerseits mit sch!auchförmigen semipermeablen Membranen und gegebenenfalls mit Drainageschichten ausgekleidet sind, die andererseits von Mantelrohren ijmschlossen sind und die ferner an ihren Enden befestigte Dichtköpfe aufweisen, und wobei das Element zur Verbindung der rohrförmigen Vorrichtungen aus Rohrbogen und ringförmi geni Klemmteil besteht, die dadurch gekennzeichnet sind, daß der Rohrbogen im wesentlichen den gleichen inneren Durchmesser aufweist wie das Druckrohr und an beiden Enden je einen rechtwinklig nacn außen gerichteten Flansch besitzt, der mittels einer überwurfmutter mit dem am Druckrohr fixierten Dichtkopf verbunden wird, wobei der Rand tibes· ein ringförmiges elastisches Dichtelement gegen ein ringförmiges Klemmteil gepreßt wird, welches das Ende der schlcuchförmigen Membran gegen ein ringförmiges, im Querschnitt kreisrundes, elastischesThis object is achieved according to the invention by tubular devices for carrying out Reyer osmosis and ultrafiltration and a member for connecting the tubular devices, the tubular devices consist of liquid-permeable pressure pipes that on the one hand with sch! also-shaped semipermeable membranes and if necessary lined with drainage layers, which are on the other hand ijmschlossen from jacket pipes and the furthermore have sealing heads fastened at their ends, and wherein the element for connecting the tubular Devices consist of pipe bends and ring-shaped clamps, which are characterized in that the pipe bend has essentially the same inner diameter like the pressure pipe and at both ends each has a flange directed outwards at right angles, which by means of a Union nut is connected to the sealing head fixed on the pressure pipe, the edge tibes · an annular elastic Sealing element is pressed against an annular clamping part, which the end of the hose-shaped membrane against an annular, elastic, circular cross-section
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Dichtelement abdichtet, das in eine in die Endfläche des auf dem Druckrohr fixierten Dichtkopfs eingearbeitete ringförmige Kehlung eingelegt ist, und wobei der innere Dichtkopfteil an seiner Innenseite einen umlaufenden, ringförmigen Steg aufweist, dessen Innenfläche bündig mit der Innenwandung des Druckrohres verläuft.Sealing element, which is in one in the end face of the the pressure pipe fixed sealing head incorporated annular Groove is inserted, and wherein the inner sealing head part has a circumferential, ring-shaped part on its inside Has web, the inner surface of which is flush with the inner wall of the pressure pipe.
Zur Erläuterung der Neuerung dienen die schematischen Darstellungen in den Figuren 1, 2, 3 und 4.The schematic representations serve to explain the innovation in Figures 1, 2, 3 and 4.
Figur 1. beschreibt schematisch den Aufbau einer Anlage mit mehreren rohrförmigen Vorrichtungen zur Druckbehandlung von strömenden Flüssigkeiten, unter Verwendung schlauchförmiger Membran 1, Druckrohr 3 und Mantelrohr 12 und Rohrbogenelemente 11 zur Verbindung der Druckrohre 3 untereinander. Die Rohlösung aus Behälter 15 tritt über eine Pumpe 13 und Zuleitung 14 unter Druck in das Rohrsystem 3, ein und wird mit Hilfe der semipermeab1 en Membran 1 in das reine Lösungsmittel und die aufkonzentrierte Lösung getrennt. Das reine Lösungsmittel durchtritt die Wandung des Druckrohres 3 und wird im Mantelrohr 12 gesammelt, während die aufkonzentrier te Lösung durch das verbindende Rohrbogenelement 11 in das nächste Druckrohr 3 geleitet wird. Der Trennvorgang wiederholt sich in den anschließenden rohrförmigen Vorrichtungen, bis die wunschgemäße Endkonzentration erreicht ist. Über Leitungen 18 und Sammelleitung 19 wirdFigure 1 schematically describes the structure of a system with several tubular devices for pressure treatment of flowing liquids, using tubular Membrane 1, pressure pipe 3 and jacket pipe 12 and pipe bend elements 11 for connecting the pressure pipes 3 to one another. The raw solution from container 15 passes through a Pump 13 and supply line 14 under pressure into the pipe system 3, and with the help of the semipermeable membrane 1 is in the pure solvent and the concentrated solution separately. The pure solvent passes through the wall of the pressure pipe 3 and is collected in the jacket tube 12, while the concentrated solution through the connecting pipe bend element 11 is passed into the next pressure pipe 3. The separation process is repeated in the subsequent tubular Devices until the desired final concentration is reached. Via lines 18 and collecting line 19 is
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das reine Lösungsmittel aus den Sammelrohren 12 in cjen Behälter 17 geleitet, Die aufkonzentrierte Lösung wird über eine Abführleitung 20, in welcher zum Aufbau des Innendruckes in den Druckrohren 3 ein regulierbares Drosselventil 21 angeordnet ist, in einen Behälter 16 geleitet,the pure solvent passed from the collecting pipes 12 into cjen container 17, the concentrated solution is over a discharge line 20, in which an adjustable throttle valve 21 is arranged to build up the internal pressure in the pressure pipes 3, fed into a container 16,
gur I vergrößert gezeichnet, der die Verbindung zwischengur I drawn enlarged showing the connection between
Druckrohr 3 und Rohrbogen 11 darstellt, Das Druckrohr 3 ist im Inneren mit einem textlien Material 2, z,B( Gewebe, Faservlies, ausgekleidet, an das sich die schlauchförmige semipermeable Membran 1 anschmiegt. Beim Durchströmen der schlauchförmigen Membran 1 tritt das reine Lösungsmittel radial durch die War.d der Membran 1, wird in dem als Drainageschicht dienenden textlien Material 2 fortgeleitet und sammelt sich nach Durchtritt durch die feinen Bohrungen 4 in einem das Druckrohr 3 umgebenden Mantelrohr 12, von wo aus es über Leitung 18 in den Vorratsbehälter 17 abfließen kann.Pressure tube 3 and tube sheet 11 is, The pressure tube 3 is internally provided with a text lien material 2, z, B (fabric, non-woven lined, to which the tubular semi-permeable membrane 1 conforms. When flowing through the tubular membrane 1 the pure solvent passes radially through the war.d of the membrane 1, is carried away in the textile material 2 serving as a drainage layer and, after passing through the fine bores 4, collects in a casing tube 12 surrounding the pressure tube 3, from where it flows off via line 18 into the storage container 17 can.
An beiden Enden eines jeden Druckrohres 3 ist je ein Dichtkopf 5 befestigt. Dieser ist derart gefertigt, daß an seiner Innenseite ein umlaufender ringförmiger Steg 5a verbleibt, dessen Innenfläche bündig mit der Innenwandung des Druckrohres 3 verläuft, wodurch eine fluchtende Anlegung des iDraViinagemateriials 2 gewährleistet wird, Auf der "dem Druckrohrende abgewandten Seite ist die Endfläche des Dicht-A sealing head 5 is attached to each end of each pressure pipe 3. This is made so that on his Inside a circumferential annular web 5a remains, the inner surface of which runs flush with the inner wall of the pressure pipe 3, whereby an aligned application of the iDraViinagemateriials 2 is guaranteed, on the "side facing away from the pressure pipe end the end surface of the sealing
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kopfes 5 mit einer umlaufenden Kehlung 5b versehen, welche ! der Aufnahme eines ringförmi gen, im Querschnitt kreisrun- j den, elastischen Dichtelementes 7 dient.head 5 provided with a circumferential groove 5b, which! the inclusion of an annular, circular cross-section the elastic sealing element 7 is used.
Wie aus der Figur 2 ersichtlich ist, wird nunmehr ein ringförmiges Klemmteil 8 dazu benutzt, das Ende der schlauch,-förmigen semipermeablen Membran 1 gegen das Dichtelement 7 zu drücken und hiermit von innen abzustü-tzen, Das ringförmige Klemmteil 8 steht mittels eines weiteren ringförmigen elastischen Dichtelementes 9 mit dem Flansch 10 des Rohrbogens 11 in Verbindung, Das Dichtelement 9 ist in Figur 2 als Flachdichtung eingezeichnet, In einer weiteren Ausführung - Figur 3 - kann es als ringförmiges, im Querschnitt kreisrunces., elastisches Dichtelement 9a ausgebildet sein, das in einer in das ringförmige Klemmteil 8a. eingearbeiteten Nut 22 liegt. Der Flansch 10 des Rohrbogens Π kann durch Bördeln/der Rohrmündung direkt aus dem Rohrbogen Π hergestellt oder durch Aufschweißen eines separaten Flansches erhalten werden, Mit einer überwurfmutter 6 wird der Rohrbogen 11 mit dem angeschweißten Dichtkopf 5 des Druckrohres 3 verschraubt, Hierbei wird das Dichtelement 7 entsprechend der Geometrie der Kehlung 5b derart verformt, daß das Ende der Membran 1 gegen die Wandung des Klemmteils 8 gepreßt und dadurch allseits abgedichtet wird. Dieses Verbindungseleitient ,gestattet in einfacher und schon|ndergWej4;se^ die Montage und Demontage von Rohrmodulen sowie den Aus-As can be seen from FIG. 2, an annular clamping part 8 is now used to hold the end of the hose-shaped semipermeable membrane 1 against the sealing element 7 to press and hereby to support from the inside, the ring-shaped clamping part 8 stands by means of a further ring-shaped one elastic sealing element 9 with the flange 10 of the pipe bend 11 in connection. The sealing element 9 is shown in FIG drawn as a flat seal, In a further embodiment - Figure 3 - it can be as an annular, in cross-section Kreisrunces., elastic sealing element 9a be formed, in one in the annular clamping part 8a. incorporated groove 22 is located. The flange 10 of the pipe bend Π can by flanging / the pipe mouth directly from the pipe bend Π or obtained by welding on a separate flange. With a union nut 6, the Pipe bend 11 is screwed to the welded-on sealing head 5 of the pressure pipe 3. Here, the sealing element 7 is deformed in accordance with the geometry of the groove 5b in such a way that the end of the membrane 1 against the wall of the clamping part 8 pressed and thereby sealed on all sides. This connection guide, allowed in a simple and beautiful way the assembly and disassembly of pipe modules as well as the
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tausch von Schlauchmembranen vorzunehmen, da die Membranenden durch das ringförmige Klemmteil 8 vor Beschädigungen geschützt bleiben und jegliche Justierprobleme beim Anbringen der Rohrbögen entfallen. Eine beschädigungssichere und druckfeste Abdichtung der Membran ist gegeben,replace hose membranes, as the membrane ends remain protected from damage by the annular clamping part 8 and any adjustment problems when attaching the pipe bends are omitted. A damage-proof and pressure-tight sealing of the membrane is given,
Wie Figur 3 weiterhin zeigt, kann das Klemmteil als Klemmteil 8a mit einer düsenförmi gen Bohrung 23 ausgeführt sein. Dies verhindert im Wandungsbereich der Rohre und im Bereich der Verbindung einen Strömungsabriss bzw, Turbulenz und verringert Reibungs- und Druckverlust, Es wird dadurch eine gute Flüssigkeitszirkulation entlang der Membran sichergestelIt, As FIG. 3 also shows, the clamping part can be designed as a clamping part 8a with a nozzle-shaped bore 23. This prevents in the wall area of the pipes and in the area the connection a stall or, turbulence and reduces friction and pressure loss, it will thereby ensures good fluid circulation along the membrane,
Ein weiteres neuerungsgemäßes Aijsführungsbei spiel , das eine Durchmesserkonstanz im gesamten Innenbereich aller Bauteile aufweist, wird vorgeschlagen, wie in Figur 4 gezeigt. Durch eins ringförmige Ausnehmung 24 im Dichtkppftei1 5 kann die Membran 1 und das textile Material 2 unter Einschub mit Klemmteil 8b erweitert werden. Klemmteil 8b kann hierbei mit einer Bohrung 25b ausgeführt sein, welche den Innendurchmessern 25a und 25c der Membran 1 bzw, des Rohrbogens 11 en-tspricht, Bei dieser Ausführung wird jeglicher Druckverlust aufgrund von Verengungen vermieden.Another innovation according to Aijsführungsbei game, the one Has constant diameter in the entire inner area of all components is proposed, as shown in FIG. By one annular recess 24 in the Dichtkppftei1 5 can Membrane 1 and the textile material 2 can be expanded under insertion with clamping part 8b. Clamping part 8b can with this a bore 25b, which corresponds to the inner diameters 25a and 25c of the membrane 1 and the pipe bend 11, respectively Corresponds to, With this version any pressure loss due to constrictions is avoided.
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