DE8906380U1 - Tubular membrane for gas exchange processes - Google Patents
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Description
Die Erfindung betriff eine Rohrmembran für Gasaustauschprozesse. The invention relates to a tubular membrane for gas exchange processes.
Zur Durchführung von Gasaustauschprozessen wie z. B. Sauerstoffeintrag in Nährmedien bei Fermentationen ist die Verwendung von Membranen aus gasdurchlässigem Silikonkautschuk bekannt. Der Gasaustausch erfolgt blasenfrei als Folge von Lösungs- und Diffusionsprozessen im pörenfreien Kvjiststoffjsaterial. Die Austauschgeschwiadigkeit ist um so größer, je größer die im Reaktor installierte lWfeabrai2.£Xädfce und die Gaspart.i&ldruekäi£ferenz zwischen den der ii^nbrari anliegenden Phasen sind und um so dünner ui& Membran ist. Sofern flüssige Phasen beteiligt sind, ist darüberhinaus eine gute anströmung ümx Membrartoberfläche anzustreben. Wegen der i»erausragender. Gasdurchlä^sigkeit ist Silikonkautschuk im Vergleich zu anderen Polymerwerkstv-ifen besonders gut geeignet. In der DE-PS 29 40 4'«€ iet bereits vorgeschlagen worden, zur SauerstoffVersorgung von Kulturen in Fermentern dünnwandige Silikonschläuche zu verwenden. Bei einem Schlauchdurctrmessar von nur etwa 5 mm und einer Wandstärke von ca. 0,5 mn sind mit diesen Silikonschläuchen Sauer stoffauetauschraten von etwa 50 mgO2/h je Meter Schlauch erzielbar, da die Silikonschläuche eine begrenzte •mechanische Festigkeit aufweisen und mit Überdrucken bis maximal 1 bar belastbar sind. Wegen der begrenzten mechanischen Festigkeit von Silikonschläuchen ist die Möglichkeit der Druckerhöhung und Durchmesservergrößerung begrenzt, so daß mit Silikonschläuchen nur relativ geringe Sauerstoffaustauschraten möglich sind. Um diesen Nachteil zu beseitigen, ist nach der DE-OS 31 22 186 bereits vorgeschlagen worden, zur Be- und Entgasung von Flüssigkeiten Silikonmembranen mit Stützgeweben aus Edelstahl herzustellen, bei denen das Stützgewebe elektrostatisch mit einem Polymerisat beschichtet wird. Die Membrandicke liegt hierbei zwischen 1 &mgr; m und 500 &mgr; m. Bei den so hergestellten Silikonmembranen besteht der Nachteil, daß bei der elektrostatischen Beschichtung Fehlstellen auftreten können, die zur Funktionsunfähigkeit der Membranen führen. Nachteilig bei derThe use of membranes made of gas-permeable silicone rubber is known for carrying out gas exchange processes such as the introduction of oxygen into nutrient media during fermentation. The gas exchange takes place bubble-free as a result of dissolution and diffusion processes in the pore-free crystalline material. The exchange speed is greater the greater the liquid phase installed in the reactor and the gas part of the mixture between the phases adjacent to the membrane and the thinner the membrane. If liquid phases are involved, a good flow over the membrane surface should also be aimed for. Due to its outstanding gas permeability, silicone rubber is particularly suitable in comparison to other polymer materials. In DE-PS 29 40 4'«€ It has already been proposed to use thin-walled silicone hoses to supply oxygen to cultures in fermenters. With a hose diameter of only around 5 mm and a wall thickness of around 0.5 mm, oxygen exchange rates of around 50 mgO 2 /h per meter of hose can be achieved with these silicone hoses, as the silicone hoses have limited mechanical strength and can withstand overpressures of up to a maximum of 1 bar. Due to the limited mechanical strength of silicone hoses, the possibility of increasing the pressure and diameter is limited, so that only relatively low oxygen exchange rates are possible with silicone hoses. In order to eliminate this disadvantage, it has already been proposed according to DE-OS 31 22 186 to produce silicone membranes with supporting fabrics made of stainless steel for the gassing and degassing of liquids, in which the supporting fabric is electrostatically coated with a polymer. The membrane thickness is between 1 μm and 1 μm. m and 500 μm. The disadvantage of the silicone membranes produced in this way is that defects can occur during the electrostatic coating, which can lead to the membranes not being able to function.
i* M ··· &eegr; i* M ··· &eegr;
Herstellung von Silikonmembranen für Gasaustauschprozesse durch elektrostatische Beschichtung von metallischen Stützgeweben, die in Kett- und/oder Schußrichtung abwechselnd einfach oder doppelt gewebt sind, ist die unerläßliche, 1 kostenintensive Vorbereitung der Gewebe, um einen gleichig mäßig dünnen und löcherfreien Film zu erzielen. Die mit der I Durchführung einer fehlerfreien elektrostatischen Beschich-Manufacturing silicone membranes for gas exchange processes by electrostatic coating of metallic support fabrics that are alternately single or double woven in the warp and/or weft direction requires the indispensable, 1 cost-intensive preparation of the fabrics in order to achieve a uniformly thin and hole-free film. The 1 implementation of a faultless electrostatic coating 1 tung verbundene Schwierigkeiten haben dazu geführt, daß1 difficulties have led to the fact that
i§ setzen konnten.i§ could be set.
(Durch die DE-OS 35 44 382 ist als Alternative vorreschlagen worden, Silikonschläuche zu verwenden, die durcl* eine ._,. flexible Gewebeverstcrkung druckbeaufschlagbar ausge- ;--' bildet werden und somit höhere Gasaustauschraten ermög-(DE-OS 35 44 382 proposes as an alternative the use of silicone hoses which are made pressurizable by means of a flexible fabric reinforcement and thus enable higher gas exchange rates. *;i liehen. Bei Sauerstoff wurden mit diesen Schläuchen Ein-*;i loaned. With oxygen, these tubes were used to
j| tragsraten von 150 mgO2/h je Meter Schlauch erzielt.j| transfer rates of 150 mgO 2 /h per meter of hose were achieved.
in Reaktoren mit einem Volumen von mehr als 50 Litern k] noch große Schlauchmengen benötigt, deren Installation im ";' Reaktor zusätzliche und technisch aufwendige Haltevorrichtungen erfordert, üblich sind derzeit Schlauchmem-1 branen mit einem Außendurchmesser von etwa 5 mm und einer :. Wandstärke von 0,5 mm. Die Gewebeverstärkung liegt ent-M weder auf der Schlauchaußenwand oder zwischen zwei miti einander verklebten Silikonschläuchen. Bei der Her-% stellung derartiger verstärkter Silikonschläuche wirdIn reactors with a volume of more than 50 liters, large quantities of hose are still required, the installation of which in the reactor requires additional and technically complex holding devices. Hose membranes with an outer diameter of about 5 mm and a wall thickness of 0.5 mm are currently common . The fabric reinforcement is either on the hose outer wall or between two silicone hoses glued together. In the manufacture of such reinforced silicone hoses,
stets von einem unverstärkten ausvulkanisierten Silikonschlauch ausgegangen. Im Falle der außenllegenden Ver-, Stärkung wird in einem zweiten Arbeitsechritt die Ge- |j vebeummantelung nach bekannten Verfahren aufgebracht. Die I; Schlauchvariante mit der integrierten Gewebeverstärkung wird erhalten, indem man einen außenummantelten Siliko^ischlauch in einem weiteren Arbeitsgang durch einen Extruder führt, der eine ca. 0,1 mm bir 0,2 mm dicke Silikonschicht auf den Schlauch bzw. die Gewebever-1 Stärkung aufspritzt. Der aufgespritzte Silikonaußenschlauch wird danach in bekannter Weise vulkanisiert.always assumes an unreinforced, vulcanized silicone hose. In the case of external reinforcement, the fabric coating is applied in a second step using known methods. The hose variant with integrated fabric reinforcement is obtained by passing an externally coated silicone hose through an extruder in a further step, which sprays a silicone layer approximately 0.1 mm to 0.2 mm thick onto the hose or the fabric reinforcement. The sprayed-on silicone outer hose is then vulcanized in a known manner.
Derartige verstärkte Silikonechlauchmembransysteme zeichnen eich gegenüber den unveretärkten Membransysteinen durch höhere Gasaustausohraten aus. Hierdurch kann für die Durchführung eines vorgegebenen Austauschprozesses die notwendige Membranflache reduziert werden, was Kosten einspart. Sofern jedoch Gasaustauschprozesse mit hohen Umsatzraten in großen Apparaturen durchgeführt werden müssen, werden große Schlauchmengen benötigt, deren Installation in dem betreffenden Apparat zusätzliche kosten steigernde Haltevorrichtungen erfordert. So müssen beispielsweise in einem Fermenter mit einem Arbeitsvoiumen von 1 m3 zur Kultivierung tierischer Zellkulturen mit einem Sauerstoffbedarf von 100 gO^/h 666 m Silikonschlauch installiert werden. Um die Schlauchlänge und damit den Schlauchbedarf sowie den technischen Aufwand zu verringern, ist es wünschenswert, SeMauchmembranen mit einem größeren Außendurchmesser und damit einer höheren spezifischen Gaseintragsleistung zu verwenden. Die Herstellung derartiger Silikonschläuche mit einem Außendurchmesser von z. B. 20 mm und mehr ist technisch jedoch nur möglich, wenn gleichzeitig die Wanddicke des Silikonschlauches, auf dem die Gewebeverstärkung aufgebracht werden muß, auf ca. 2 mm und 3 mm vergrößert wird. Derartig dickwandige Siiikönschiäücne ermöglichen jedoch nur geringe Gasaustauschraten und sind daher für eine technische Anwendung uninteressant. Darüber hinaus würden derartige Silikonschläuche wegen der erforderlichen großen Silikonkautschukmengen erhebliche Schlauchkosten verursachen. Wünschenswert ist weiterhin der Verzicht auf Halte- und Stützvorrichtungen. Zum einen können sich hier störende Ablagerungen bilden , zum anderen erhöht sich die Störanfälligkeit, da bei Druckbeaufschlagung die Schlauchmembran an den Auflagestellen beschädigt werden kann.Such reinforced silicone tubing membrane systems are distinguished from unreinforced membrane systems by their higher gas exchange rates. This means that the membrane area required to carry out a given exchange process can be reduced, which saves costs. However, if gas exchange processes with high conversion rates have to be carried out in large apparatus, large quantities of tubing are required, the installation of which in the apparatus in question requires additional holding devices that increase costs. For example, in a fermenter with a working volume of 1 m3 for the cultivation of animal cell cultures with an oxygen requirement of 100 gO^2/h, 666 m of silicone tubing have to be installed. In order to reduce the length of the tubing and thus the tubing required and the technical effort, it is desirable to use silicone tubing with a larger outer diameter and thus a higher specific gas transfer capacity. The production of such silicone tubing with an outer diameter of e.g. B. 20 mm and more is technically only possible if the wall thickness of the silicone tube, to which the fabric reinforcement must be applied, is increased to approx. 2 mm and 3 mm. However, such thick-walled silicone tubes only allow low gas exchange rates and are therefore not interesting for technical applications. In addition, such silicone tubes would incur considerable hose costs due to the large quantities of silicone rubber required. It is also desirable to dispense with holding and supporting devices. On the one hand, annoying deposits can form here, and on the other hand, the susceptibility to failure increases, since the hose membrane can be damaged at the contact points when pressure is applied.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Rohrmembran für Gnsaustauschprozesae zu schaffen, die bei dünnwandiger Ausbildung einen wesentlich größeren Durchmesser als bekannte Silikonschläuche aufweist und so formstabil ist, daß sie beim Einsatz auch in Fermentern keine Stütz- und Haltevorrichtungen erfordert.The object of the invention is to create a tubular membrane for gas exchange processes which, with a thin-walled design, has a significantly larger diameter than known silicone tubes and is so dimensionally stable that it does not require any support or holding devices when used in fermenters.
Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.According to the invention, the problem is solved by the characterizing features of claim 1.
««»WH u—J. 131 1 XlIUUlIt) tICi.UCII IWLUSbCXlB««»WH u—J. 131 1 XlIUUlIt) tICi.UCII IWLUSbCXlB Hohlzylinder aus Metall, Metallgewebe, Blech oder Kunststoffen mit Löchern oder anderen Durchbrechungen in der Wand verwendet, auf die die eigentliche dünne und gasdurchlässige Silikonkautschukmembran als Folie aufgebracht wird. Die Folie kann durch herkömmliche Tauch- oder Extrusionsverfahren mit anschließender Vulkanisation direkt auf dem Hohlzylinder hergestellt werden. Es ist auch die Verwendung handelsüblicher verstärkter oder unverstärkter Flachmembranen aus Silikonkautschuk möglich, die um den Hohlzylinder gelegt und an der Längsnaht miteinander verklebt werden. Vorteilhaft kann auch die Verwendung vorgefertigter dünnwandiger SilikonschläucheHollow cylinders made of metal, metal mesh, sheet metal or plastics with holes or other openings in the wall are used, onto which the actual thin and gas-permeable silicone rubber membrane is applied as a film. The film can be produced directly on the hollow cylinder using conventional dipping or extrusion processes with subsequent vulcanization. It is also possible to use commercially available reinforced or unreinforced flat membranes made of silicone rubber, which are placed around the hollow cylinder and glued together at the longitudinal seam. The use of prefabricated thin-walled silicone hoses can also be advantageous.
steife Hohlzylinder eignen sich auch glatte Rohre mit mindestens einer Durchbrechung in der Rohrwand. In diesem Fall muß zwischen Rohraußenwand und Silikonmembraninnenseite ein Netz oder Gewebe als Abstandshalter eingefügt werden, welches eine gleichmäßige Verteilung des aus dem Rohr durch die mindestens eine Durchbrechung zuströmenden Gases auf die Silikonmembran gewährleistet.Smooth tubes with at least one opening in the tube wall are also suitable for rigid hollow cylinders. In this case, a net or fabric must be inserted as a spacer between the outer wall of the tube and the inner side of the silicone membrane, which ensures an even distribution of the gas flowing out of the tube through the at least one opening onto the silicone membrane.
Bei Rohrmembranen, die einen auf den Hohlzylinder aufvulkanisierten Silikonfilm aufweisen, verschließt der Silikonkautschuk die Löcher der Zylinderwand. Erfindungswesentlich zur Erzielung guter Gasdurchlässigkeiten ist die Verwendung von Materialien der Dicke zwischen 0,05 mm und 1 mm für die Zylinderwand. Vorteilhaft ist dabei dieIn the case of tubular membranes that have a silicone film vulcanized onto the hollow cylinder, the silicone rubber closes the holes in the cylinder wall. The key to achieving good gas permeability is the use of materials with a thickness between 0.05 mm and 1 mm for the cylinder wall. The
· &bgr;· &bgr;
Verwendung von Blechen mit runden, eckigen, oder länglichen öffnungen der Größe 1 mm bis 3 mit oder von Metallgeweben mit Maschenweiten zwischen 0,05 mm und 2 mm. Die Summe der Durchbrachungsquerschnitte beträgt vorteilhaft 20% bis 70% der Zylinderwandfläche. Als Ausgangskomponenten können herkömmliche Silikonkautschukmischungen eingesetzt werden, die gegebenenfalls noch Zusätze enthalten, die die Haftung des Silikonfilms auf dem Material des Hohlzylinders verbessern. Die Viskositätseinstellung erfolgt gemäß den Angaben des jeweiligen Herstellers,Use of sheets with round, square or elongated openings of size 1 mm to 3 with or of metal mesh with mesh sizes between 0.05 mm and 2 mm. The sum of the opening cross-sections is advantageously 20% to 70% of the cylinder wall area. Conventional silicone rubber mixtures can be used as starting components, which may also contain additives that improve the adhesion of the silicone film to the material of the hollow cylinder. The viscosity is adjusted according to the instructions of the respective manufacturer.
iaii.D BL1.VJ.UCLXXU11 JVCtXUl IUXU UUiaii.D BL1.VJ.UCLXXU11 JVCtXUl IUXU UU
verdünnt werden.be diluted.
Erfindungsgemäße Silikonkautschukrohrmembranen erhält man weiterhin, wenn dünnwandiger Silikonschlauch der Dicke z.B. 0,2 mm auf den Hohlzylinder aufgebracht wird oder an der Hohlzylinderinnenwand angelegt wird. Vorteilhaft ist es in diesem Fall, den Silikonschlauch mit der Zylinderwand zu verkleben, wobei handelsübliche Silikonkleber verwendet werden können. Um mit Hilfe hoher Innendrücke hohe Gaseintragsraten zu erzielen, kann auf die gasdurchlässige Silikonmembran eine an sich bekannte Gewebeverstärkung als Druckträger aufgebracht werden. Vorteilhaft ist ss weiterhin- sins zwsifcs clvinns SiliRonsissüsrän si\if die Gewebeverstärkung aufzubringen. Diese zweite Silikonmembran hat die Aufgabe, Ablagerungen in der Gewebeverstärkung zu verhindern, sowie eine ggf. erforderliche Reinigung der Rohrmembran zu erleichtern. Zur weiteren Verbesserung der Druckbelastbarkeit ist es ferner möglich, die Silikonmembranen, Gewebeummantelungen, Abstandshalter und Hohlzylinder mittels geeigneter Silikonkleber miteinander zu verkleben. Die Gaszufuhr erfolgt an den Enden der Rohrmembran über entsprechend angepaßte Anschlußstutzen.Silicone rubber tube membranes according to the invention are also obtained if thin-walled silicone tubing with a thickness of e.g. 0.2 mm is applied to the hollow cylinder or is placed on the inner wall of the hollow cylinder. In this case, it is advantageous to glue the silicone tubing to the cylinder wall, whereby commercially available silicone adhesives can be used. In order to achieve high gas introduction rates with the help of high internal pressures, a known fabric reinforcement can be applied to the gas-permeable silicone membrane as a pressure carrier. It is also advantageous to apply two silicone sealants to the fabric reinforcement. This second silicone membrane has the task of preventing deposits in the fabric reinforcement and of facilitating any necessary cleaning of the tube membrane. To further improve the pressure resistance, it is also possible to bond the silicone membranes, fabric coverings, spacers and hollow cylinders together using suitable silicone adhesives. The gas supply is provided at the ends of the tubular membrane via appropriately adapted connection pieces.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Rohrmembran aus gelochtem Blech, Metallgewebe oder gelochtem Kunststoff mit Silikonbeschichtung 2>zw. mit außen oder innen aufgeklebtem Silikonschlauch sind offenkundig wie das Beispiel einer eilikonbeschichteten Rohrmembran aus Metallgewebe (Maschenweite 0,4 mm) der Länge 1000 mm und vom Außendurchmesser 30 mm zeigt. Auf das rohrformige Stützelement wurde eine 0,2 mm dicke Silikonmembran aufgebracht und mit einer Gewebeummantelung versehen, auf die eine weitere 0,2 mm dicke Schutzummantelung aus Silikonkautschuk aufgebracht wurde. Aufgrund der spez. O^-Permeabilität einer derartigen Rohrmembran von 1000 mg O2 je Rohr und Stunde bei einem Sauerstoffpartialdruck von 5 bar im Rohrinnern werden zur Sauerstoffversorgung eines technischen Fermenters von 1 m3 Arbeitsvolumen lediglich ca. 50 Rohre mit einer Länge von 2 m benötigt, anstatt sonst erforderlicher 666 m verstärkten Silikonschlauchs.The advantages of the tubular membrane according to the invention made of perforated sheet metal, metal mesh or perforated plastic with a silicone coating or with a silicone hose glued on the outside or inside are obvious, as shown by the example of a silicone-coated tubular membrane made of metal mesh (mesh size 0.4 mm) with a length of 1000 mm and an outside diameter of 30 mm. A 0.2 mm thick silicone membrane was applied to the tubular support element and provided with a fabric coating, onto which a further 0.2 mm thick protective coating made of silicone rubber was applied. Due to the specific O2 permeability of such a tubular membrane of 1000 mg O2 per tube and hour at an oxygen partial pressure of 5 bar inside the tube, only about 50 tubes with a length of 2 m are required to supply oxygen to a technical fermenter with a working volume of 1 m3, instead of the otherwise required 666 m of reinforced silicone hose.
Vorteilhaft ist die kreisförmige Ausrichtung dieser Rohre parallel zur Reaktorlängsachse. Die Anordnung kann in mehreren zueinander konzentrischen Kreisen erfolgen. Die Rohre werden oben und unten mit Kreisringen verbunden und können über diese mit Gas versorgt werden. Vails die Rohrmembranen parallel geschaltet werden sollen, ist es vorteilhaft, die Kreisringe aus Rohr herzustellen. Über ein Rohr wird das Gas wie z.B. Sauerstoff zugeführt und über das andere ein unerwünschtes Gas wie z.B. Kohlendioxid abgezogen. Desgleichen ist die Befestigung der Rohrmembranen auf einem zentralen Leitrohr möglich, nie Rohrmembranen können sowohl parallel als auch hintereinander geschaltet werden. Es ist auch der Gaseintrag in einen externen Flüssigkeitskreislauf eines Reaktors möglich. In einer weiteren Anwendung der erfindungsgemäßen Silikonrohrmembranen können zwei Rohrmembranen zu einer doppelseitig wirkenden Rohrflachmembran zusammengefügt werden. Hierfür werden zwei erfindungsgemäße Rohrmembranen von unterschiedlichem Durchmesser ineinander gestellt und stirnseitig gasdicht miteinander verbunden und mit denThe circular alignment of these tubes parallel to the longitudinal axis of the reactor is advantageous. The arrangement can be made in several concentric circles. The tubes are connected at the top and bottom with circular rings and can be supplied with gas via these. If the tube membranes are to be connected in parallel, it is advantageous to make the circular rings out of tube. The gas, such as oxygen, is supplied via one tube and an undesirable gas, such as carbon dioxide, is removed via the other. The tube membranes can also be attached to a central guide tube; tube membranes can be connected in parallel or in series. Gas can also be introduced into an external liquid circuit of a reactor. In a further application of the silicone tube membranes according to the invention, two tube membranes can be joined together to form a double-sided flat tube membrane. For this purpose, two tube membranes according to the invention of different diameters are placed inside one another and connected to one another in a gas-tight manner at the front and with the
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notwendigen Gaszu- bzw. ableitungen versehen.provided with the necessary gas supply and drainage lines.
Weitere Merkmale der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. In den Zeichnungen sind Beispiele für die Ausbildung und Anordnung von Rohrmembranen gemäß der Erfindung dargestellt, die nachstehend näher erläutert werden. Es zeigt Further features of the invention are described in the dependent claims. The drawings show examples of the design and arrangement of tubular membranes according to the invention, which are explained in more detail below. It shows
Fig. 1 die Ausbildung von parallel zueinander angeordneten Rohrmembranen in einer schematischen Seitenansicht,Fig. 1 the formation of tubular membranes arranged parallel to each other in a schematic side view,
Fig. 2 die Anordnung von Rohrmembranen in einer Reihenschaltung, Fig. 2 the arrangement of tubular membranes in a series connection,
Fig. 3 die Ausbildung von doppelwandigen Rohrmembranen in einer schematischen Seitenansicht,Fig. 3 the formation of double-walled tubular membranes in a schematic side view,
Fig. 4 die Ausbildung einer weiteren Rohrmembran in einer und 5 Seitenansicht im Schnitt und einer Draufsicht. Fig. 4 the formation of a further tubular membrane in a and 5 side view in section and a top view.
Bei der Anordnung nach Fig. 1 sind verschiedene Rohrmembranen 1 parallel zueinander angeordnet. Jede Rohrmembran 1 besteht aus einem Hohlzylinder 2 in dessen Hohlzylinderwand 5 Durchbrechungen 3 ausgebildet sind. Auf der Außenfläche der Hohlzylinderwand 5 befindet sich jeweils eine Silikonkautschukschicht 4. Jede Rohrmembran l ist mittels Anschlußleitungen 9 mit einer Gasversorgungsleitung 7 und einer Gasentsorgungsleitung 10 verbunden. Die Hohlzylinder 2 der Rohrmembran 1 können aus gelochtem Blech oder aus Metallgewebe bestehen.In the arrangement according to Fig. 1, various tubular membranes 1 are arranged parallel to one another. Each tubular membrane 1 consists of a hollow cylinder 2 in whose hollow cylinder wall 5 openings 3 are formed. On the outer surface of the hollow cylinder wall 5 there is a silicone rubber layer 4. Each tubular membrane 1 is connected to a gas supply line 7 and a gas disposal line 10 by means of connecting lines 9. The hollow cylinders 2 of the tubular membrane 1 can consist of perforated sheet metal or of metal mesh.
Bei der in Fig. 2 ocheraatisch dargestellten Anordnung befinden sich Rohrmembranen l in Reihenschaltung zwischen den Behälterwänden 11 &zgr;. B. eines Fermenters. Die Rohrmembranen 1 sind wie in Fig. 1 beschrieben ausgebildet. Die Verbindung der Rohrmembranen l untereinander erfolgt mittels Verbindungsleitungen 8.In the arrangement shown in Fig. 2, tubular membranes l are arranged in series between the container walls 11, e.g. of a fermenter. The tubular membranes 1 are designed as described in Fig. 1. The tubular membranes l are connected to one another by means of connecting lines 8.
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In Fig. 3 ist schematisch ein Gasaustauscher 6 dargestellt, der aus zwei koaxial ineinander geschobenen Rohrmembranen 1 besteht. Zwischen den Rohrmembranen 1 ist eine kreisringförmige Kammer 12 ausgebildet, die mit einer Gasversorgungsleitung 7 und einer Gasentsorgungsleitung 10 verbunden ist. Mittels dieses Gasaustauschers ist es somit möglich, Gas beidseitig der Rohrmembranen 1 in die umgebende Flüssigkeit einzutragen. Es ist a^ät möglich, mehrere Gasaustauscher 6 mit unterschiedlichen AuBendurc&icessern ineinander zu schieben, wodurch ein konstruktiv lsesor«ä@rse kompakter, leistungsfähiger Gssstistauscber ersislt wird.Fig. 3 shows a schematic view of a gas exchanger 6 which consists of two tubular membranes 1 pushed coaxially into one another. Between the tubular membranes 1, an annular chamber 12 is formed which is connected to a gas supply line 7 and a gas removal line 10. By means of this gas exchanger, it is thus possible to introduce gas into the surrounding liquid on both sides of the tubular membranes 1. It is also possible to push several gas exchangers 6 with different external diameters into one another, thereby creating a structurally compact, efficient gas exchanger.
Die in Fig. 4 und 5 dargestellte Rohrmembran 13 weißt als Tragelement einen mittigen Hohlzylinder 2 auf, dessen Durchmesser größer als 15 mm sein kann. In dem Zylindermantel 15 sind Durchbrechungen 3 ausgebildet. Auf der Außenfläche 17 des Hohlzylinders 2 ist ein gasdurchlässiger Abstandshalter 18 angeordnet. Auf dem Abstandshalter 18 ist eine Silikonmembran 19 aufgebracht, die sich mit ihrer Innenfläche 21 auf dem Abstandshalter 18 abstützt. Die Wanddicke der Silikonmembran 19 kann kleiner als 0,5 mm sein« Auf der Außenfläche 20 der Silikonmembran 19 ist eine Gewebeverstärkung 22 angeordnet. Diese ist von einer weiteren Silikonmembran 23 abgedeckt. Statt der silikonmembran 23 kann auch eine Silikonkautschukschicht 4 aufgebracht werden. Die Silikonmembran 23 bzw. Silikonkautschukschicht 4 dient dazu, eine Verschmutzung an der Gewebeverstärkung 23 zu verhindern, die die Gasaustauschfähigkeit der Rohrmembran 13 beeinträchtigen würde. Statt eines Hohlzylingers 14 kann auch ein Drahtrohr als Tragelement verwendet werden. In diesem Fall wäre kein Abstandshalter 18 erforderlich. Die beschriebene Rohrmembran 13 kann in Längen von größer als 0,3 m hergestellt werden.The tubular membrane 13 shown in Fig. 4 and 5 has a central hollow cylinder 2 as a supporting element, the diameter of which can be greater than 15 mm. Openings 3 are formed in the cylinder casing 15. A gas-permeable spacer 18 is arranged on the outer surface 17 of the hollow cylinder 2. A silicone membrane 19 is applied to the spacer 18, which is supported by its inner surface 21 on the spacer 18. The wall thickness of the silicone membrane 19 can be less than 0.5 mm. A fabric reinforcement 22 is arranged on the outer surface 20 of the silicone membrane 19. This is covered by another silicone membrane 23. Instead of the silicone membrane 23, a silicone rubber layer 4 can also be applied. The silicone membrane 23 or silicone rubber layer 4 serves to prevent contamination of the fabric reinforcement 23, which would impair the gas exchange capacity of the tubular membrane 13. Instead of a hollow cylinder 14, a wire tube can also be used as a support element. In this case, no spacer 18 would be required. The tubular membrane 13 described can be manufactured in lengths of more than 0.3 m.
Die Rohrmembranen l, 13 eignen sich für Gasaustauschprozesse in Behältern deren Behältervolumen größer als 0,05 in3 ist. Der Prozeß kann dabei so geführt werden, daß sich im Hohlzylinder 2 eine wässrige Flüssigkeit und zwischen der Behälterwand 11 und der Hohlzylinderwand D ein Gas oder Gasgemisch befindet. Es ist auch möglich, in den Hohlzylinder 2 ein Gas oder Gasgemisch einzubringen, wobei sich dann zwischen der Behäl'cerwani;, Ii und der Kohl sylinderwasid 5 eine wässrige Flüssigkeit befinden kann.The tubular membranes 1, 13 are suitable for gas exchange processes in containers whose container volume is greater than 0.05 in 3. The process can be carried out in such a way that an aqueous liquid is located in the hollow cylinder 2 and a gas or gas mixture is located between the container wall 11 and the hollow cylinder wall D. It is also possible to introduce a gas or gas mixture into the hollow cylinder 2, in which case an aqueous liquid can be located between the container wall 11 and the hollow cylinder wall 5.
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE8906380U DE8906380U1 (en) | 1988-05-24 | 1989-05-23 | Tubular membrane for gas exchange processes |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19883817560 DE3817560A1 (en) | 1988-05-24 | 1988-05-24 | METHOD FOR THE PRODUCTION OF TUBE MEMBRANES FROM SILICONE RUBBER WITH A MECHANICAL WALL REINFORCEMENT, TRAINING OF TUBE MEMBRANES WITH A MECHANICAL WALL REINFORCEMENT, AND USE OF THESE TUBE MEMBRANES |
| DE8906380U DE8906380U1 (en) | 1988-05-24 | 1989-05-23 | Tubular membrane for gas exchange processes |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE8906380U1 true DE8906380U1 (en) | 1989-08-31 |
Family
ID=25868390
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE8906380U Expired DE8906380U1 (en) | 1988-05-24 | 1989-05-23 | Tubular membrane for gas exchange processes |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE8906380U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2709983A1 (en) * | 1993-09-14 | 1995-03-24 | Laplace Sarl Pierre | Process for metering and injecting gas for a vinification tank and plant for this purpose |
-
1989
- 1989-05-23 DE DE8906380U patent/DE8906380U1/en not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2709983A1 (en) * | 1993-09-14 | 1995-03-24 | Laplace Sarl Pierre | Process for metering and injecting gas for a vinification tank and plant for this purpose |
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