DK162195B - Apparat til filtrering og adskillelse af medier i vaeske- og gasform - Google Patents

Description

i

DK 162195 B

Opfindelsen angår et apparat til filtrering og adskillelse af flydende og gasformige medier, navnlig til afsaltning og rensning af vand ved omvendt osmose og ultrafiltrering, med et antal på række i et ydre hus anbragte, trugformede 5 stabelhuse, der er åbne i begge ender og hvert er lukket af et dæksel, idet hvert stabelhus indeholder et antal fladtliggende, ovenpå hinanden stablede membranpuder med mellemliggende punktvis virkende afstandsholdere, idet det gennem de åbne trugtværsnit tilstrømmende medium strømmer 10 henover membranpudernes yderflader, og idet til membranernes indvendige flader ankommende medium strømmer gennem gennemgående boringer i membranpudestabelen og gennem heri anbragte, rørformede bolte til et på langs i det ydre hus forløbende udløbsrør.

15 Sådanne apparater til filtrering og adskillelse af medier kendes f.eks. fra det til ansøgeren hørende DE-patent nr. 2.945.317.

Ved de tidligere kendte apparater til filtrering og adskillelse af medier af den ovenfor omtalte art optræder der 20 hyppigt ved ændringer i strømningshastighederne og navnlig ved apparatets igangsætning uønskede driftsforhold i form af trykbølger, trykstød og opstuvningsfænomener. Opfindelsen bygger på den erkendelse, at disse fænomener i alt væsentligt skyldes, at strømningen i apparatets til-25 strømningsside i stor udstrækning er laminær.

Det er opfindelsens formål at undgå de ovenfor omtalte ulemper.

Det angivne formål opnås ved et apparat af den indledningsvis angivne art, der ifølge opfindelsen er ejendommeligt 30 ved, at stabelhusene er anbragt ved siden af hinanden uden indbyrdes mekanisk forbindelse, idet hvert enkelt stabelhus er individuelt fastgjort til udløbsrøret. Herved opnås, at den stabile strømningsmiddelbane, der ellers opstår ved fast indbyrdes forbindelse af stabelhusene, afbrydes, hvor-35 ved der tvangsmæssigt opstår en vis turbulens. I denne

DK 162195 B

2 henseende opnås en yderligere fordel ved en udførelsesform for apparatet, der ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at membranstablernes udstrækning i strømningsretningen er mindre end den aksiale udstrækning af de stabelhuse, hvori 5 de er anbragt, således at der mellem to tilstødende stabelhuse dannes en turbulensfrembringende spalte.

Yderligere ejendommeligheder ved apparatet ifølge opfindelsen fremgår af de øvrige underkrav.

Opfindelsen skal i det følgende forklares under henvisning 10 til det på tegningen viste foretrukne udførelseseksempel på et apparat ifølge opfindelsen, idet fig. 1 er et længdesnit gennem apparatet, fig. 2 er et tværsnit i forstørret målestok efter linien II-II i fig. 1, 15 fig. 3 viser det i fig. 1 viste apparat, set imod den til venstre i fig. 1 vendende ende, fig. 4 set mod fladsiden viser en til anbringelse mellem apparatets membranpuder indrettet afstandsring, fig. 5 er et snit efter linien V-V i fig. 4, og 20 fig. 6 er et forstørret udsnit af det i fig. 2 viste snit.

Apparatet ifølge opfindelsen, der er vist i aksialsnit i fig. 1, består af et rørformet ydre hus 1, som ved den ene ende er lukket med en hvælvet endebund 2. Ved den anden ende af huset 1 er der anbragt en ringflange 3, hvortil 25 der ved hjælp af skruebolte 4 er fastgjort et dæksel 5 med en friskvandindløbstilslutning 10, en saltvandsudløbstilslutning 9 og en åbning for et permeatudløbsrør 11.

Da tilslutningerne 9 og 10 med hensyn til fremstillingen i fig. 1 befinder sig på det samme niveau, er friskvands-30 indløbet 10 i fig. 1 tegnet forsat gennem en vinkel på 90°. Mellem dækslet 5 og det ydre hus 1 er der anbragt en tætningsring 6.

Inden i det ydre hus 1 er der anbragt kassetteformede stabelhuse 8, som hvert indeholder stabler af membranpuder 35 19.

DK 162195 B

3

Hvert stabelhus 8 består af en trugformet underdel 13, som på oversiden kan lukkes ved hjælp af et fladt dæksel 14. Stabelhuset 8 er åbent ved enderne og danner således en kasseformet gennemstrømningskanal. De enkelte stabel-5 huse 8 er ikke direkte forbundet med hinanden, men hvert enkelt stabelhus 8 bæres individuelt af permeat-udløbsrøret 11.

Det indvendige rum i underdelen 13 under dækslet 14 er fuldstændigt udfyldt af den af membranpuder 19 og mellem-10 liggende afstandsholdere 20 bestående stabel. Hver enkelt membranpude 19 består fortrinsvis af fem lag, nemlig to ydre membranlag, to til hvert membranlag stødende drænlag af netvæv og et i midten anbragt skillelag. Disse fan lag er ved randen forbundet tætnende med hinanden. Fortrinsvis består 15 de fem lag af materiale, som svejseteknisk set er godt forenelige med hinanden, især beslægtede formstoffer, f.eks. på polyester-, polypropylen- eller polysulfonbasis, og som ved hjælp af ultralyd kan sammensvejses liggende ovenpå hinanden i de fem lag.

20 I hver enkelt membranpude 19 er der udformet to midteråbninger 35, ligesom der i hver afstandsholder 20 er udformet to midteråbninger 36, således at membranpuderne 19 og afstandsholderne 20 kan stables på to rørformede midterbolte 25. Disse midterbolte 25 er ved hjælp af en veder-25 lagsring 51 fast forankret i stabelhusets underdel 13, for at de skal kunne virke som sammenspændingsorganer.

Som det fremgår af fig. 2, kan der på den øvre frie ende af hver rørformet bolt 25 være påskruet en møtrik 29 med henblik på at bevæge dækslet 14 ned imod stabelhusets underdel 30 13 og sammenspænde de mellemliggende membraner. Denne sammenspænding af membranerne kan ske uden beskadigelse af disse, takket være anvendelsen af støtteringe 37, som ligeledes omgiver de rørformede midterbolte 25 og hviler i midteråbningerne 36 i afstandsholderne 20. Som det frem-35 går af fig. 4 og 5 har støtteringene 37 øvre og nedre ringdele 39, der består af et antal segmenter 41. Den største tykkelse på støtteringen 37 svarer til summen af tykkelsen af en membranpude 19 og en afstandsholder 20. Det er således muligt, jfr. fig. 2, at tilspænde møtrikken 29 fast, indtil

DK 162195 B

4 ringdelene 39 på støtteringene 37 ligger fast ovenpå hinanden. I denne tilstand ligger den dobbelte tætnings-læbe 38 tætnende an mod de mod hinanden vendende membranlag på to hosliggende membranpuder, der - som det tydeligt 5 kan ses af fig. 6 - når længere ind mod de rørformede midterbolte 25 end afstandsholderne 20.

Midteråbningen 40 i støtteringen 37 afviger'fra cirkelformen, idet den har en sådan form, at støtteringen kan ligge snævert an mod den rørformede midterbolt 25 under dannelse 10 af tre omkring omkredsen fordelte, radiale udvidelser 33, således at det permeat, som i hver enkelt membranpude 19 strømmer ind mod midterboltene 25, gennem passagerne 42 ' mellem segmenterne 41 og de radiale udvidelser 33 kan nå hen til yderfladen på midterboltene 25, for så til 15 sidst at kunne indtræde i radiale boringer 26 i de som rør udformede midterbolte 25, der indeholder en aksialboring 34.

Som det fremgår af fig. 2, er der på stabelhusets dæksel 14 udformet en ringformet krave 15, hvori en lukkehætte 30 kan indstikkes og tætnes ved hjælp af en tætningsring 31.

20 Den rørformede midterbolt 25 er også åben ved den øverste ende. Fra ydersiden af røret 25 kan permeatet gennem kanaler i dækslet 14 i stjerneform nå hen til denne øvre åbning i midterbolten. Formålet med denne strømningsmiddelforbindelse er at forhindre en forurening eller aflej-25 ring af kim i lukkehætten 30*s indre 16 i området omkring spændeorganerne.

Den nedre ende af den rørformede midterbolt 25 bærer en tætningsring 32, der tillige tjener som afstandsholder. Stabelhusets underdel 13 er således udformet og dimensione-30 ret, at den nederste frie ende på den rørformede midterbolt 25 kan indsættes i en tilsvarende radial boring 52 i perme-atudløbsrøret 11. På hver sin side af midterbolten er der i bunden af stabelhusets underdel anbragt to ankermøtrikker 53, hvori der kan indskrues skruebolte 54, der tjener til 35 fastgørelse af en klembøjle 27. Når skrueboltene 54 er helt tilspændt, ligger stabelhuset 8 tæt an mod permeatudløbs-

DK 162195B

5 røret 11, og herved sammenpresses tætningsringen 32 så stærkt, at den danner en tætnende forbindelse ved overgangen mellem røret 25 og røret 11.

Som det fremgår af fig. 1, er de kasseformede stabelhuse 5 8 ved hjælp af klembøjlerne 27 fastgjort således på perme- atudløbsrøret 11, at de ligger indbyrdes flugtende ved siden af hinanden, idet det i fig. 1 længst til venstre liggende stabelhus 8 også ligger an mod indersiden af dækslet 5 foran saltvandsudløbet 9.

10 De enkelte membranpuder 19 har fortrinsvis en rektangulær form med en længde, der fortrinsvis er dobbelt så stor som bredden. I så fald indeholder hver enkelt membranpude 19 og hver enkelt afstandsholder 20 to boringer 35 henholdsvis 36. Disse boringer 35 henholdsvis 36 er således an-15 bragt, at hver enkelt strømningsmiddelpartikel, der udefra er trængt ind i pudens indre, i gennemsnit har tilbagelagt en lige lang strømningsmiddelbane ind til den rørformede midterbolt 25. Dersom en membranpude således har et format a x 2a, er den indbyrdes afstand mellem pudernes 20 midterboringer lig med a, og hver boring ligger i en afstand ά/2 fra kanten.

Som eksempel kan nævnes, at der i et forsøgsanlæg var anbragt 45 membranpuder 19 og 46 mellemliggende afstandsholdere 20 i et stabelhus med målene 200 x 100 x 100 mm.

25 Herved fremkom en effektiv overflade på næsten 2 m .

I tilfælde af afsaltning af vand tilføres under driften det saltholdige råvand til tilslutningen 10. Derfra strømmer råvandet inden for det ydre hus 1 uden for de kassetteformede stabelhuse 8 til endebunden 2 på det ydre hus 1, 30 hvorfra de i den modsatte retning gennemstrømmer det indre af de to med enderne mod hinanden liggende, åbne, trugformede stabelhuse 8. Herved strømmer råvandet hen over alle ydersider på de enkelte membranpuders membranflader.

Det råvand, som ikke trænger gennem membranerne, kan med 35 en kraftigt forøget koncentration som saltopløsning igen

DK 162195 B

6 forlade apparatet gennem udløbet 9. Det vand, der er trængt ind i de enkelte membranpuder og afsaltet, strømmer i det indre af hver enkelt pude gennem de radiale passager i støtteringen 37 og de radiale boringer 26 ind 5 i de rørformede midterbolte 25, for til sidst at havne i permeatudløbsrøret 11.

En særlig enkel samling af apparatet ifølge opfindelsen kan opnås, dersom der på permeatudløbsrøret 11 er fast påsat en ringformet tætningsringholder 55. Tætningsring-10 holderen 55 bærer tætningsringen 56 og sikrer den korrekte aksiale afstand mellem apparatets enkelte komponenter.

I den indbyggede tilstand ligger tætningsringen 56 an mod tætningsringen 56 og dækslet 5. På den modsatte side af tætningsringholderen 55 er denne udformet med en trinfla-15 de 58, der ligger an mod et tilsvarende, komplementært udformet trin 57 i det ydre hus 1, Når dækslet 5 er fjernet, kan permeatudløbsrøret 11 trækkes ud sammen med alle de dertil fastgjorte stabelhuse 8, således at man efter behov kan udskifte et eller samtlige 20 stabelhuse eller forsyne apparatet med nye membranstabler. Eftersom stabelhusene 8 ikke er forbundet med hinanden, er det tilstrækkeligt i hvert tilfælde at løsne skrueboltene 54 og fjerne stabelhusene 8 fra permeatudløbsrøret 11*

De anbringelsessteder for stabelhusene 8, der defineres 25 af de radiale boringer 52, er således valgt, at når vederlagsorganerne, dvs. trinfladen 57 og trinet 58, indgriber fast med hinanden, vil det længst til venstre beliggende stabelhus 8 ligge an mod indersiden af dækslet 5, således at friskvandsindløbet 10 og saltvandsudløbet 9 adskilles 3 0 fra hinanden.

Den foregående beskrivelse er i hovedsagen baseret på afsaltning af vand ved omvendt osmose. Opfindelsen er i-midlertid ikke begrænset til denne anvendelse, idet apparatet ifølge opfindelsen i almindelighed egner sig 35 til filtrering og adskillelse af vilkårlige væske- og gas-formige medier ved omvendt osmose og ultrafiltrering.

DK 162195 B

7

Det er af særlig betydning for opfindelsen, at især ved højere tryk og højere strømningshastigheder undgås alt, hvad der kan føre til en udtalt laminar gennemstrømning. En sådan særligt udpræget laminaritet kan 5 føre til ødelæggelse af membranstablerne, trykstød og endda en reversering af de tilsigtede fysiske processer.

I denne sammenhæng bevirker den foranstaltning ifølge opfindelsen, at de enkelte stabelhuse 8 ikke er forbundet med hinanden, men er enkeltvis udløseligt fastgjort til 10 permeatudløbsrøret 11, ikke alene montagemæssige, men også strømningstekniske fordele, da der kan optræde en strømningsforstyrrelse mellem de enkelte stabelhuse.

I denne sammenhæng medfører det ifølge opfindelsen også endnu en særlig fordel, dersom de enkelte membranpuder 15 gøres kortere i aksialretningen end den aksiale længde af stabelhusene 8, således at der mellem tilstødende stabelhuse fremkommer en flad spalte 18, der virker turbulensf rembringende .

Claims (9)

1. Apparat til filtrering og adskillelse af flydende og gasformige medier, navnlig til afsaltning og rensning af vand ved omvendt osmose og ultrafiltrering, med ét 5 antal på række i et ydre hus (1) anbragte, trugformede stabelhuse (8), der er åbne i begge ender og hvert er lukket af et dæksel (14), idet hvert stabelhus indeholder et antal fladtliggende, ovenpå hinanden stablede membranpuder (19) med mellemliggende punktvis virkende af-10 standsholdere (20), idet det gennem de åbne trugtværsnit tilstrømmende medium strømmer hen over membranpudernes (19) yderflader, og idet til membranernes, indvendige flader ankommende medium strømmer gennem gennemgående boringer (35) i membranpudestabelen og gennem 15 heri anbragte, rørformede bolte (25) til et på langs i det ydre hus (1) forløbende udløbsrør (11),kendetegnet ved, at stabelhusene (8) er anbragt ved silden af hinanden uden indbyrdes mekanisk forbindelse, idet hvert enkelt stabelhus (8) er individuelt fastgjort til udløbs-20 røret (11).

2. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at de rørformede bolte (25), der strækker sig gennem stablerne af membranpuder (19), med et mellemliggende afstands- og tætningsorgan (32) er direkte indstukket i 25 udløbsrøret (11).

3. Apparat ifølge krav 1 eller 2,kendete g-n e t ved, at klembøjler (27), som ved hjælp af skruer (54) er fastgjort til stabelhusets (8) underdel (13), griber kraft- og/eller formsluttende omkring udløbsrøret 30 (11).

4. Apparat ifølge et eller flere af kravene 1-3, kendetegnet ved, at membranstablernes (19) udstrækning i strømningsretningen er mindre end den aksi-ale udstrækning af de stabelhuse (8), hvori de er anbragt, 35 således at der mellem to tilstødende stabelhuse (8) dan- DK 162195 B 9 nes en turbulensfrembringende spalte (18).

5. Apparat ifølge krav 1-4, kendetegnet ved, at membranpuderne (19) sammen med afstandsringe (37), der er anbragt i afstandsholderne (20), er indspændt mel- 5 lem stabelhusets dæksel (14) og underdel (13), idet der i afstandsringenes (37) indre omkredsflade, der omgiver den rørformede bolt (25), er udformet radiale udvidelser (33), og idet der i den rørformede bolt (25) er udformet radiale boringer (26), der fører til boltens (25) 10 indre hulrum.

6. Apparat ifølge et eller flere af kravene 1-5, kendetegnet ved, at membranpuderne (19) er kvadratiske eller rektangulære, og at de centralt anbragte boringer (35) ligger i en indbyrdes afstand a og en 15 afstand a/2 fra kanten, dersom pudefladen har formatet a x n . a, hvor n er et helt tal, fortrinsvis 2.

7. Apparat ifølge et eller flere af kravene 1-6, kendetegnet ved, at samtlige til stabelhusene (8) og membranpuderne (19) hørende sammenspændingsorganer 20 (29) er således anbragt, at de omskylles af det til ud løbsrøret (11) strømmende medium, for derved at forhindre aflejring af kim.

8. Apparat ifølge et eller flere af kravene 1-7, kendetegnet ved, at hver membranpude består 25 af en central skillefolie, to lag af netvæv, der ligger an mod skillefolien på hver sin side af denne, samt to membranfolier, som hver dækker et af netvævlagene udadtil, idet samtlige fem lag er kantsvejset med ultralyd med alle fem lag liggende ovenpå hinanden med kanterne i indbyrdes 30 flugtning.

9. Apparat ifølge et eller flere af kravene 1-8, kendetegnet ved, at samtlige membranpuder består af kemisk beslægtede syntetiske stoffer, f.eks. på polyester-, polypropylen- eller polysulfonbasis.