EP1536136A2 - Pumpe - Google Patents

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EP1536136A2
EP1536136A2 EP04027689A EP04027689A EP1536136A2 EP 1536136 A2 EP1536136 A2 EP 1536136A2 EP 04027689 A EP04027689 A EP 04027689A EP 04027689 A EP04027689 A EP 04027689A EP 1536136 A2 EP1536136 A2 EP 1536136A2
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EP
European Patent Office
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pump
housing
channel
membrane
impeller
Prior art date
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EP04027689A
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English (en)
French (fr)
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EP1536136B1 (de
EP1536136A3 (de
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Hans Bräuer
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Individual
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Publication of EP1536136A3 publication Critical patent/EP1536136A3/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/02—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B23/00—Pumping installations or systems
    • F04B23/04—Combinations of two or more pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B23/00—Pumping installations or systems
    • F04B23/04—Combinations of two or more pumps
    • F04B23/08—Combinations of two or more pumps the pumps being of different types

Definitions

  • the invention relates to a pump arrangement for a Reverse osmosis system with a pump housing and with an am Pump housing provided intake manifold and outlet.
  • the invention is based on the object, a pump assembly such form and arrange that with small Mass flow for the reverse osmosis advantageous flow conditions are adjustable and the pump assembly cheap is to produce.
  • the Pump assembly having a shaft, wherein on a first Part of the shaft, a first impeller and on a second Part of the shaft is a drive for a high-pressure piston pump is arranged.
  • the first moving the mass or liquid flow impeller has the advantage over a piston pump that the mass flow is not pulsating promoted and a critical flow velocity in the membrane is not exceeded, as is the case with piston pumps during the charge cycle.
  • the second impeller or the drive for the high-pressure piston pump according to the invention is arranged in the same pump housing as the first impeller and is driven by the same rotating shaft as the first impeller. The inventive design is cheaper and simpler due to the simple control without pressure differential valve and the almost wear-free rotating pumps.
  • the pump assembly in an open and / or closed circuit for a liquid is integrated.
  • This will achieve that the pump arrangement according to the invention simultaneously in various arrangements of circuits can be integrated. It is a closed circuit with one or more Combined open circuits, over which a mass flow is added or removed.
  • the pump assembly is a system with at least one closed and at least one open Cycle forms.
  • the closed circuit is a membrane brought in.
  • the medium gets high for reverse osmosis necessary pressure level circulated.
  • About one open circuit becomes the closed circuit constantly supplied to a mass flow at one or more locations is removed again at the closed circuit.
  • the intake manifold and the Outlet are associated with the first impeller and the first impeller closes the circuit.
  • the closed Circulation thus becomes the fluid through the first impeller circulated under high pressure level. This will achieve that with the first impeller the liquid in Circulation is only circulated.
  • the first impeller is not for applying the necessary for the reverse osmosis high pressure levels used.
  • the piston high-pressure pump a Inlet and an outlet is associated with the outlet communicates with the circuit via a line.
  • the circuit is continuously with the second impeller or with the high-pressure piston pump a certain Mass flow of liquid supplied to the other Place the circuit is removed again. This mass flow is over the inlet designed as an intake fed.
  • the first impeller is designed as a low pressure pump and the first Impeller a pressure difference up to 7 bar is adjustable. To circulate the circulation are essentially only the Flow and friction losses through the first impeller applied.
  • the first impeller as a rotating hydrodynamic or hydrostatic pump such as a centrifugal pump, Impeller pump or vane pump formed is.
  • all rotating pumps can be used, the an approximately continuous fluid flow without Generate charge change.
  • the second impeller as Piston high-pressure pump is formed and the second impeller or at the high-pressure piston pump a pressure difference is adjustable up to 100 bar. This ensures that generates the required pressure level for the reverse osmosis and at the same time allows an exchange of liquids is, so that the salt concentration in the circulation does not exceed a certain level.
  • the second pump as rotating hydrostatic positive displacement pump such as a vane pump, gear pump, Roots pump or rotary piston pump is formed.
  • rotating hydrostatic positive displacement pump such as a vane pump, gear pump, Roots pump or rotary piston pump
  • they are all rotating pumps can be used, which is a corresponding Generate pressure level.
  • the high-pressure piston pump as an oscillating hydrostatic positive displacement pump such as a piston pump or a piston hydraulic diaphragm pump is trained.
  • all oscillating pumps can be used, which is a corresponding Generate pressure level.
  • the second part of the shaft as a cam, cranked or as a swash plate as medium or direct drive for at least one in the radial direction to a rotational axis movable piston of the high-pressure piston pump is trained.
  • the drive is a cam designed for a piston.
  • the wave at least integrally formed with the first impeller and with the Drive is mounted in the pump housing, wherein the pump housing formed in one piece, screwed or cast is. Both pumps are thus immediately adjacent to each other arranged a pump housing.
  • the pump housing is compact educated.
  • the shaft at least is formed in two parts and the first part of the shaft with the first impeller in a first housing body and the second part of the shaft with the drive in a second from stored first housing body structurally separate housing body is. This will cause the waves to move according to Training the pump made and only during assembly be connected at least rotatably.
  • the first part and the second part does not connect inside the case. Thereby is achieved that the first housing body in terms the different pressure levels at the two Pumps opposite second housing body connected is.
  • the two shaft parts are via an intermediate shaft or via a chain or belt drive with each other connected. For such an external connection of the two Shaft parts, it is advantageous, the two shaft parts not in flight but in parallel to each other, what brings a chain or belt drive used.
  • the second impeller is on the shaft is stored in a pump room and the pump room the inlet and the outlet is assigned, wherein the Outlet connected via a line to the circuit stands. This is compared with the above oscillating pump a rotating, building up the high pressure Pump integrated into the circuit via the outlet. Over the inlet is a feeder for still to be filtered Liquid formed.
  • the circuit medium or directly an inlet, a drain and a withdrawal nozzle assigned.
  • the inlet is a certain Mass flow of liquid still to be filtered added. This Mass flow corresponds to the sum of the expiration and the Outlet neck discharged mass flow. At the withdrawal nozzle if filtered or treated liquid is removed, whereas concentrate drains off at the drain.
  • the inlet is designed as an inlet. This will achieved a simple structure.
  • the outlet is designed as a drain is and / or the second impeller or the first Impeller can be used as a hydraulic motor. This will achieve that the high pressure level in various ways is used to drive the high-pressure element.
  • the shaft third impeller or a second piston and impeller or the second piston an inlet and an outlet on the pump housing or is assigned to the housing body, wherein the Drain of the circuit is connected to the inlet and / or the impeller or the second piston as a hydraulic motor can be used.
  • the Drain of the circuit is connected to the inlet and / or the impeller or the second piston as a hydraulic motor can be used.
  • first impeller and the second impeller as vane rotor or rotating positive displacement pump formed are, wherein the second impeller associated with the outlet nozzle and the intake manifold associated with the first impeller connected via the open circuit and the Outlet of the first impeller over an open volume a liquid with the inlet of the second impeller connected is.
  • This will be a booster module formed, which works without valves.
  • the inlet of at least a pump impeller hydraulically with an external pump or a pressure line is connected and the impeller via the external pump or the pressure line hydraulically driven is.
  • This will be an alternative to the drive via a created rotating shaft.
  • a third pump element is assigned to the shaft.
  • the third pump element is connected to an existing pump circuit connect, via which the drive of the pump assembly he follows.
  • the third impeller drivable via the cooling water circuit of a marine engine.
  • the deliverable volume flow of the second impeller greater than or different than the can be conveyed volume flow of the first impeller and this difference volume flow between 80 and 100% of the am Removal nozzle corresponds to removable flow.
  • At least one part at least a housing and / or a component of the invention Arrangement of chemically resistant material such as For example, saltwater resistant steel, saltwater resistant Bronze and / or plastic is formed.
  • chemically resistant material such as For example, saltwater resistant steel, saltwater resistant Bronze and / or plastic is formed.
  • Steel can be used for example V4A® or AISI316®.
  • At least one part at least a housing and / or a component of the invention Arrangement is coated. This will achieve that the pump assembly is seawater resistant, regardless of the base material is.
  • At least one part at least a housing and / or a component of the invention Arrangement for example by electrolytic oxidation, by chemical application or by electrolytic coated metal is coated.
  • electrolytic oxidation by chemical application or by electrolytic coated metal is coated.
  • nickel chemically applied or an electrolytic Coating of chrome, nickel, silver or gold educated is coated.
  • the filter element as a filter or is designed as a membrane.
  • the membrane allows the use for reverse osmosis.
  • the delivery rate at the sampling nozzle between 1 and 50 liters per hour, in particular between 5 and 20 liters per hour.
  • the invention also relates to a reverse osmosis system with at least two pumps mounted in a housing, a circuit integrated into the one of the two pumps and at least one integrated into the cycle Diaphragm, wherein a control valve is provided.
  • the task is solved by the fact that in addition to the Both pumps, the control valve and the membrane in one one or more parts housing are arranged.
  • the housing is a high-pressure housing, a control housing and a filter housing, wherein in the high-pressure housing, the shaft and the high-pressure piston pump, in the control housing, the control valve and in the filter housing the membrane are arranged or stored.
  • the Three sub-housings can be made with the help of clamps or bolts be assembled into a housing.
  • the housing is made of a seawater resistant Plastic or metal formed and the housing and the Shaft to a motor (13) are flanged.
  • plastic can be mechanically very easy to handle and points in terms the required pressure a sufficiently high Elastic modulus on.
  • the high-pressure piston pump has a cylinder and the cylinder is inserted into the housing is.
  • the cylinder is made of a wear-resistant metal or made of ceramic.
  • the tread be coated for the piston.
  • the high pressure housing has a bore having the high-pressure piston pump with the centrifugal pump combines. The shorter this connection, the more efficient the system works.
  • the actual pump housing for the centrifugal impeller is provided in the control housing.
  • control housing in a first position closes the drain opposite the flushing channel and in one second position the membrane channel opposite the inlet channel closes. In the first position, the control housing only be flowed through in a channel. In the second Position, however, in two channels.
  • a pressure relief valve Proceed is over which the overpressure channel controlled closed is.
  • the pressure relief valve is electromagnetic or manually controllable.
  • the permeate from the Suction container sucked through the flushing channel and over the Inlet of the membrane supplied and then from Membrane via a membrane channel and an outlet are removed becomes.
  • the permeate flows through the membrane in the
  • the permeate flows through the membrane in the same Direction as in winning drinking water.
  • FIGS. 1 to 7 show different variants of Pump assemblies 3 according to the invention shown for the principles of action shown in Figures 8 to 11 can be used.
  • the principles of action are in the manner of a circuit 1, namely in closed circuits 1 according to the figures 8 and 9 and in open circuits 1 according to FIGS. 10 and 11 to distinguish.
  • a filter element 12 integrated into a circuit 1, which is circulated via a first impeller 6.
  • the first Impeller 6 is as a centrifugal or vane pump educated.
  • the liquid medium in this cycle 1 depends on the type of medium under a pressure of 5 bis 100 bar.
  • the medium is relative to a preferred embodiment Brackish water or sea or salt water.
  • the pressure of 5 to 100 bar is replaced by a second Pump wheel 7 generated.
  • the circuit 1 is steadily via a feed 1.1 a volume flow of brackish or sea water from an open volume 15 supplied via the second impeller 7.
  • the same Volume flow is in the sum of a run 1.2 and taken from a sampling port 1.3 of the circuit 1. For this is via the sampling port 1.3 to the filter element 12 pure water and at the expiry 1.2 retentate or concentrated brackish or seawater taken.
  • the second impeller 7 is for generation high pressure level as a vane pump or designed as a piston pump. Both are according to the invention Pump wheels 6, 7 connected via a shaft 5 and are over the shaft 5 is driven by a motor 13.
  • FIG. 9 shows, in addition to the above described structure a way of energy recovery.
  • the impeller 14 the retentate from the high pressure level to ambient pressure.
  • open circuit 1 is the filter element 12 input and output side each via a first Impeller 6 and a second impeller 7 with an open Volume 15 connected.
  • the open circuit 1 is opposite the closed only at the withdrawal port 1.3 in the flow direction behind the filter element 12 pure water taken. The introduced via the inlet 1.1 volume flow on brackish or sea water is thus up on the Pure water volume flow through the outlet 1.2 back to the open Volume 15 supplied.
  • Connection of the two pump wheels 6, 7 via a Wave 5 is the energy recovery of the high pressure level guaranteed. Apart from the flow and friction losses is in this arrangement, only the amount of energy to raise, by the removal of pure water at Suction nozzle 1.3 is lost.
  • the embodiment according to FIG. 11 shows a drive by external pressure.
  • the pump assembly 3 is connected according to the invention to any external pump 16 with motor 13.
  • the low pressure level of the external pump 16 according to the invention at least sufficient to overcome friction and flow losses in the system.
  • the high pressure level required in the system is created by the working as a hydraulic motor and connected via the shaft 5 to the second pump 7 first pump 6.
  • Volume flow of the pump 7 and the second pump 7 corresponds to the flow rate of the external pump 16.
  • the volume flow of the external pump 16 corresponds to the sum of the volume flow of the pump 6 or of the first pumping wheel and the volume flow at the withdrawal port 1.3. This ensures that the pressure in the system increases, as long as the sampling port 1.3 is closed.
  • the volume is taken from or filtered dirt particles as well as losses due to leaks to take into account.
  • FIG. 1 A first embodiment of a pump arrangement according to the invention 3 is shown in FIG.
  • a shaft 5 is mounted about an axis of rotation 5.1, the first impeller 6 and a drive 8 for a Piston 9a receives.
  • the first impeller 6 is considered to be radial compacting centrifugal impeller formed.
  • the piston 9a forms a piston high pressure pump.
  • This pump assembly 3 is for a closed circuit 1 is provided, which receives a filter element 12 and is circulated by the centrifugal pump 6, see Figure 8-11.
  • a closed circuit 1 is within the meaning of the invention the direct connection of an input of the filter element 12 via the first impeller 6 with an output of To understand filter element 12. From the closed Circuit 1 can certainly branch off further circuits or other inflows and outflows may be provided.
  • the pressure in the circuit 1 is up to 100 bar and is generated by the piston high-pressure pump 9. This is becoming filtering or through the reverse osmosis process to be cleaned salt or brackish water a cylinder chamber 10th the piston high-pressure pump 9 is supplied via an inlet 10.1. From the cylinder chamber 10, the fluid is via an outlet 10.2 and a line 10.3 fed into the circuit 1.
  • the piston 9a of the high pressure piston pump 9 is by means of Nock 8 driven and is by a spring element 9.1 to Cam 8 biased towards.
  • the inlet and outlet 10.1, 10.2 is controlled by a respective valve, which by a ball is shown symbolically.
  • the outlet 10.2 When sucking fluid through the piston 9a, the outlet 10.2 is closed and the Inlet 10.1 open. During compression, the inlet becomes 10.1 closed and the outlet 10.2 open.
  • the oscillating feed of the fluid has according to the invention on the continuously circulated via the centrifugal pump 6 Circuit 1 has no significant influence.
  • the amount to fluid, which is fed via the high-pressure piston pump 9 becomes, in the form of retentate and pure water the circulation 1 in the flow direction behind the filter element 12th taken again see Figure 8-9.
  • the high-pressure piston pump 9 by a second impeller 7 is formed.
  • the second impeller 7 is formed as a wellgelzellenrad.
  • This invention Embodiment of a pump assembly 3 is still simpler in construction than the one described above.
  • Inlet 10.1 and the outlet 10.2 are due to the continuous Pumping power of the diegelzellenrads 7 not through a valve closed.
  • Both the high pressure stream as well the recirculation flow will be continuous without appreciable impulse fluctuations promoted.
  • the pulse fluctuations due the drive of the shaft 5 are, depending on the embodiment if necessary to balance by a flywheel or similar measures.
  • the rest of the construction corresponds to that of the pump arrangement 3 according to FIG. 1
  • the embodiment according to FIG. 3 has opposite to FIG 1 shows a module for energy recovery according to FIG 9 on.
  • a module for energy recovery according to FIG 9 on.
  • an inlet 10.1 for the retentate provided via a second piston 9b is relaxed and discharged through an outlet 14.2.
  • Inlet 14.1 branches in the flow direction in front of the first impeller 6 off.
  • a spool 17 is provided, depending on the position of the second piston 9b the inlet 14.1 or the outlet 14.2 releases.
  • the other structure corresponds to the embodiment according to FIG. 1
  • the pump arrangement 3 according to FIG Pump assembly 3 of Figure 2 also a module for Recovery of the pressure energy of the retentate.
  • the module or the third Impeller 14 is formed as diegelzellenrad.
  • the third Impeller 14 for energy recovery is much easier constructed as the arrangement of the second piston 9b with the spool 17.
  • the other structure of the pump assembly 3 corresponds to that in Figure 2 and with respect to the inlet 14.1 and the outlet 14.2 that of Figure 3.
  • FIGS. 5 to 7 show pressure-increasing modules, as in open circuits according to the figures 10 and 11 are used.
  • the inventive feature that two rotating pumping elements arranged on a shaft 5 are preserved.
  • the pressure booster module is used mainly the recovery of the high pressure level.
  • the first impeller 6 and the second impeller 7 are as Vane pump wheels formed.
  • the first impeller 6 does not serve as in the embodiments according to the figures 1 to 4 as a circulation pump, but as a module for energy recovery.
  • FIG. 6 is a sectional view of a vane pump shown.
  • FIG. 7 shows a pressure increase module according to the figures 5 and 6.
  • the pressure booster module is equipped with a external motor driven. This can be used as a pump or formed based on any other principle be.
  • the mass flows and their different Press to feed into circuit 1 and in Circuit 1 through the dimensioning of the individual pump elements to coordinate with each other.
  • the invention thereby fixed parameters is an equal number of revolutions for all Pumping organs due to a shaft 5, the different Delivery volumes of the pumping organs the pressure conditions determine.
  • pumps with the same volume flow or the same Volume per speed are for generating a high Pressure levels used, the different delivery volumes when using a two-part shaft 5 through different speeds are generated.
  • FIGS. 12 to 14 show a solution for the entire osmosis plant, as for example for the production of drinking water Groundwater or brackish water in third world countries or for the treatment of seawater on pleasure boats and yachts is used.
  • the housing 2 shown in Fig. 12 made of plastic formed of three sub-housings arranged side by side are.
  • To the high pressure housing 2.1 includes the control housing 2.2 and the filter housing 2.3.
  • the high pressure housing 2.1 takes the high-pressure piston pump 9 and is flanged together with the shaft 5 to a motor 13.
  • On the opposite side of the engine 13 of the High-pressure housing 2.1 is the centrifugal impeller 6 of the centrifugal pump attached to the shaft 5.
  • the membrane 12 is via a mounting flange 2.8 in the control housing 2.2 and a Mounting flange 2.9 fixed in the filter housing 2.3.
  • the brackish or seawater to be treated is supplied via the inlet 1.1 and the mechanical pre-filter 11 of the high-pressure piston pump 9 supplied.
  • the in a cylinder 9.2 is made of metal, the fluid via a hole 10.3 in the high-pressure housing 2.1 in the housing promoted the centrifugal pump 6, the same time Control housing 2.2 forms.
  • Circulation 1 circulated which is necessary for the osmosis has high pressure level.
  • the high pressure level is through the piston high-pressure pump 9 is shown.
  • the fluid is starting from the inlet channel 2.2a together with the fluid from the High-pressure piston pump 9 through the centrifugal pump 6 in the outlet channel 2.2b promoted.
  • the fluid flows into the main channel 2.10 of the filter housing 2.3, attached to the control housing 2.2 connects. From the main channel 2.10 from the fluid flows into the membrane 12. The filtered through the membrane 12 Fluid is called permeate and flows out of the membrane 12 via a removal channel 1.3 from the housing. 2
  • the membrane 12 in the receiving flange 2.9 in the filter housing 2.3 stored, the corresponding hole having.
  • the circulating and unfiltered fluid Increases concentration in this process can via a trained as a channel expiry 1.2 in the control box 2.2 are derived from the housing 2. For this is the procedure 1.2 via a pressure relief valve with a membrane channel 2.2c connected, the circuit 1 to inlet channel 2.2a closes.
  • the membrane 12 can be rinsed after use, is below the housing 2 and der Membrane 12 a Spül matterser 18 arranged and the inlet channel 2.2 a via a Flushing 2.4 and a purge line 2.5 with the volume of Rinse tank 18 connected.
  • the rinse tank 18 is at the beginning the osmosis process on the filter housing 2.3 with Permeate filled.
  • the rinsing process makes this possible in the rinsing container 18 available permeate instead of highly concentrated Fluids or retentate in the circuit 1 through the membrane To pump 12 and then derive from the housing 2.
  • control housing 2.2 and in Figs. 13 and 14 shown control housing are 2.2 not identical. Both have a control valve 2.6, the in the illustrated positions with the membrane channel 2.2c connects to the inlet channel 2.2a. In this position of the Control valve 2.6, it is possible to remove the retentate, is opened in the pressure relief valve 2.7.
  • Fig. 13 shows a cross section of the control housing 2.2 according to Fig. 14.
  • the operation and the geometry is essential to the invention and in FIGS. 13 and 14 for the Professional presented sufficiently extensive.
  • the advantageous ones Dimensions, ratios and sealing measures serve at the same time to explain the operation.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Pumpenanordnung 3 für ein Umkehrosmosesystem mit einem Pumpengehäuse 4 und mit einem am Pumpengehäuse 4 vorgesehenen Ansaugstutzen 4.1 und Auslassstutzen 4.2. Die Pumpenanordnung 3 weist eine Welle 5 auf, wobei auf einem ersten Teil der Welle 5 ein erstes Pumpenrad 6 und auf einem zweiten Teil der Welle 5 ein zweites Pumpenrad 7 oder ein Antrieb 8 für eine Kolbenhochdruckpumpe 9 angeordnet ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Pumpenanordnung für ein Umkehrosmosesystem mit einem Pumpengehäuse und mit einem am Pumpengehäuse vorgesehenen Ansaugstutzen und Auslassstutzen.
Es ist bereits eine Pumpenanordnung für ein Umkehrosmosesystem aus der WO 03 008 076 (HERRINGTON et al) bekannt. Dieses System umfasst als Druckmodul eine oszillierende Zweikolbenpumpe. Hierzu ist ein Differenzdruckventil den beiden Kolben zugeordnet, dass die Energierückgewinnung gewährleistet. Die Frequenz und die Amplitude der Zweikolbenpumpe sind maßgebend für die Druckwelle, die wiederum die Qualität des Permeats und des Durchsatzes sicherstellt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pumpenanordnung derart auszubilden und anzuordnen, dass bei kleinen Masseströmen für die Umkehrosmose vorteilhafte Strömungsbedingungen einstellbar sind und die Pumpenanordnung billig herzustellen ist.
Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass die Pumpenanordnung eine Welle aufweist, wobei auf einem ersten Teil der Welle ein erstes Pumpenrad und auf einem zweiten Teil der Welle ein Antrieb für eine Kolbenhochdruckpumpe angeordnet ist.
Hierdurch wird erreicht, dass über das erste Pumpenrad ein Masse- bzw. Flüssigkeitsstrom mit hohem Druckniveau und mit einer stetigen Geschwindigkeit gefördert wird und gleichzeitig mit dem zweiten Pumpenrad oder mit dem Antrieb für eine Kolbenhochdruckpumpe das hohe Druckniveau für die Umkehrosmose einstellbar ist. Das erste den Masse- bzw. Flüssigkeitsstrom bewegende Pumpenrad hat gegenüber einer Kolbenpumpe den Vorteil, dass der Massestrom nicht pulsierend gefördert wird und eine kritische Strömungsgeschwindigkeit in der Membrane nicht unterschritten wird, wie es bei Kolbenpumpen beim Ladungswechsel der Fall ist. Das zweite Pumpenrad oder der Antrieb für die Kolbenhochdruckpumpe ist erfindungsgemäß in dem gleichen Pumpengehäuse wie das erste Pumpenrad angeordnet und wird durch die gleiche rotierende Welle angetrieben wie das erste Pumpenrad.
Die erfindungsgemäße Ausbildung ist aufgrund der einfachen Steuerung ohne Druckdifferenzventil und der nahezu verschleißfreien rotierenden Pumpen billiger und einfacher aufgebaut.
Vorteilhaft ist es hierzu auch, dass die Pumpenanordnung in einen offenen und/oder in einen geschlossenen Kreislauf für eine Flüssigkeit integriert ist. Dadurch wird erreicht, dass die erfindungsgemäße Pumpenanordnung gleichzeitig in verschiedene Anordnungen von Kreisläufen integrierbar ist. Dabei ist ein geschlossener Kreislauf mit einem oder mehreren offenen Kreisläufen kombinierbar, über die ein Massestrom zu- oder abgeführt wird.
Eine diesbezügliche bevorzugte Möglichkeit ist gemäß einer Weiterbildung, dass die Pumpenanordnung ein System mit zumindest einem geschlossenen und zumindest einem offenen Kreislauf bildet. Im geschlossenen Kreislauf ist eine Membran eingebracht. Das Medium wird unter hohem für die Umkehrosmose notwendigem Druckniveau umgewälzt. Über einen offenen Kreislauf wird dem geschlossenen Kreislauf ständig ein Massestrom zugeführt, der an einer oder mehreren Stellen am geschlossenen Kreislauf wieder entnommen wird.
Ferner ist es vorteilhaft, dass der Ansaugstutzen und der Auslassstutzen dem ersten Pumpenrad zugeordnet sind und das erste Pumpenrad den Kreislauf schließt. Im geschlossenen Kreislauf wird somit die Flüssigkeit durch das erste Pumpenrad unter hohem Druckniveau umgewälzt. Dadurch wird erreicht, dass mit dem ersten Pumpenrad die Flüssigkeit im Kreislauf nur umgewälzt wird. Das erste Pumpenrad wird nicht zum Aufbringen des für die Umkehrosmose notwendigen hohen Druckniveaus eingesetzt.
Vorteilhaft ist es auch, dass der Kolbenhochdruckpumpe ein Einlass und ein Auslass zugeordnet ist, wobei der Auslass über eine Leitung mit dem Kreislauf in Verbindung steht. Über den Auslass wird dem Kreislauf kontinuierlich mit dem zweiten Pumpenrad oder mit der Kolbenhochdruckpumpe ein gewisser Massestrom an Flüssigkeit zugeführt, der an anderer Stelle des Kreislaufs wieder entnommen wird. Dieser Massestrom wird über den als Ansaugstutzen ausgebildeten Einlass zugeführt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist schließlich vorgesehen, dass das erste Pumpenrad als Niederdruckpumpe ausgebildet ist und am ersten Pumpenrad eine Druckdifferenz bis zu 7 bar einstellbar ist. Zum Umwälzen des Kreislaufs sind im Wesentlichen nur die Strömungs- und Reibungsverluste durch das erste Pumpenrad aufzubringen.
Von besonderer Bedeutung ist für die vorliegende Erfindung, dass das erste Pumpenrad als rotierende hydrodynamische oder hydrostatische Pumpe wie beispielsweise eine Kreiselpumpe, Impellerpumpe oder Flügelzellenpumpe ausgebildet ist. Prinzipiell sind alle rotierenden Pumpen einsetzbar, die einen annähernd kontinuierlichen Flüssigkeitsstrom ohne Ladungswechsel erzeugen.
Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung ist es von Vorteil, dass das zweite Pumpenrad als Kolbenhochdruckpumpe ausgebildet ist und am zweiten Pumpenrad oder an der Kolbenhochdruckpumpe eine Druckdifferenz bis zu 100 bar einstellbar ist. Dadurch wird erreicht, dass das für die Umkehrosmose erforderliche Druckniveau erzeugt wird und gleichzeitig ein Austausch von Flüssigkeiten ermöglicht wird, damit die Salzkonzentration im Kreislauf ein gewisses Maß nicht überschreitet.
Vorteilhaft ist es ferner, dass das zweite Pumpenrad als rotierende hydrostatische Verdrängerpumpe wie beispielsweise eine Flügelzellenpumpe, Zahnradpumpe, Wälzkolbenpumpe oder Rotationskolbenpumpe ausgebildet ist. Prinzipiell sind alle rotierenden Pumpen einsetzbar, die ein entsprechendes Druckniveau erzeugen.
Außerdem ist es vorteilhaft, dass die Kolbenhochdruckpumpe als oszillierende hydrostatische Verdrängerpumpe wie beispielsweise eine Kolbenpumpe oder eine Kolben-Hydromembranpumpe ausgebildet ist. Prinzipiell sind alle oszillierenden Pumpen einsetzbar, die ein entsprechendes Druckniveau erzeugen.
Ferner ist es vorteilhaft, dass der zweite Teil der Welle als Nocke, gekröpft oder als Taumelscheibe als mittel- oder unmittelbarer Antrieb für zumindest einen in radialer Richtung zu einer Drehachse bewegbaren Kolben der Kolbenhochdruckpumpe ausgebildet ist. Dadurch wird erreicht, dass die zum Antrieb des ersten Pumpenrads vorgesehene Welle gleichzeitig eine oszillierende zweite Pumpe antreibt. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Antrieb als Nocke für einen Kolben ausgebildet.
Um die Komplexität der erfindungsgemäßen Pumpenanordnung zu begrenzen, ist es von Vorteil, dass die Welle zumindest einteilig ausgebildet mit dem ersten Pumpenrad und mit dem Antrieb in dem Pumpengehäuse gelagert ist, wobei das Pumpengehäuse einteilig, verschraubt oder gegossen ausgebildet ist. Beide Pumpen sind somit unmittelbar nebeneinander in einem Pumpengehäuse angeordnet. Das Pumpengehäuse ist kompakt ausgebildet.
Schließlich ist es von Vorteil, dass die Welle wenigstens zweiteilig ausgebildet ist und der erste Teil der Welle mit dem ersten Pumpenrad in einem ersten Gehäusekörper und der zweite Teil der Welle mit dem Antrieb in einem zweiten vom ersten Gehäusekörper baulich getrennten Gehäusekörper gelagert ist. Dadurch wird erreicht, dass die Wellen je nach Ausbildung der Pumpe hergestellt und erst beim Zusammenbau zumindest drehfest verbunden werden. In einem besonderen Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, den ersten Teil und den zweiten Teil nicht innerhalb des Gehäuses zu verbinden. Dadurch wird erreicht, dass der erste Gehäusekörper hinsichtlich der unterschiedlichen Druckniveaus an dem den beiden Pumpen gegenüberliegenden zweiten Gehäusekörper angeschlossen ist. Die beiden Wellenteile sind über eine Zwischenwelle oder über einen Ketten- bzw. Riemenantrieb miteinander verbunden. Für eine solche externe Verbindung der beiden Wellenteile ist es von Vorteil, die beiden Wellenteile nicht in Flucht, sondern parallel zueinander anzuordnen, was einen Ketten- bzw. Riemenantrieb zum Einsatz bringt.
Vorteilhaft ist es hierzu auch, dass der dem Antrieb auf dem zweiten Teil der Welle zugeordnete Kolben in einem Zylinderraum im Pumpengehäuse oder im zweiten Gehäusekörper gelagert ist und dem Zylinderraum der Einlass und der Auslass zugeordnet ist, wobei der Auslass über eine Leitung mit dem Kreislauf in Verbindung steht. Dadurch wird erreicht, dass eine oszillierende und den Hochdruck aufbauende Pumpe über den Auslass in den Kreislauf integriert ist und über den Einlass eine Zuführung für noch zu filternde Flüssigkeit gebildet ist.
Letztlich ist es von Vorteil, dass das zweite Pumpenrad auf der Welle in einem Pumpenraum gelagert ist und dem Pumpenraum der Einlass und der Auslass zugeordnet ist, wobei der Auslass über eine Leitung mit dem Kreislauf in Verbindung steht. Dadurch wird gegenüber der vorstehend beschriebenen oszillierenden Pumpe eine rotierende, den Hochdruck aufbauende Pumpe über den Auslass in den Kreislauf integriert. Über den Einlass ist eine Zuführung für noch zu filternde Flüssigkeit gebildet.
Vorteilhaft ist es hierzu auch, dass dem Kreislauf mitteloder unmittelbar ein Zulauf, ein Ablauf und ein Entnahmestutzen zugeordnet ist. Durch den Zulauf wird ein gewisser Massestrom noch zu filternder Flüssigkeit aufgenommen. Dieser Massestrom entspricht der Summe des am Ablauf und am Entnahmestutzen abgeführten Massestroms. Am Entnahmestutzen wird gefilterte bzw. aufbereitete Flüssigkeit entnommen, wohingegen am Ablauf Konzentrat abfließt.
Eine zusätzliche Möglichkeit ist gemäß einer Weiterbildung, dass der Einlass als Zulauf ausgebildet ist. Dadurch wird ein einfacher Aufbau erreicht.
Ferner ist es vorteilhaft, dass im offenen Kreislauf der Auslass des zweiten Pumpenrades oder der Auslass der Kolbenhochdruckpumpe unmittelbar über den Kreislauf mit dem Ansaugstutzen des ersten Pumpenrades in Verbindung steht. Dadurch wird erreicht, dass das erste Pumpenrad hydraulisch mit dem zweiten Pumpenrad oder mit der Kolbenhochdruckpumpe gekoppelt ist. Der im offenen Kreislauf abzuführende und nicht gefilterte Massestrom mit hohem Druckniveau wird somit als hydraulischer Motor zum Antreiben des Hochdruckelements eingesetzt.
Vorteilhaft ist es auch, dass der Auslass als Ablauf ausgebildet ist und/oder das zweite Pumpenrad oder das erste Pumpenrad als Hydromotor einsetzbar ist. Dadurch wird erreicht, dass das hohe Druckniveau auf verschiedenste Weisen genutzt wird, um das Hochdruckelement anzutreiben.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist schließlich vorgesehen, dass der Welle ein drittes Pumpenrad oder ein zweiter Kolben und dem Pumpenrad oder dem zweiten Kolben ein Einlass und ein Auslass am Pumpengehäuse oder am Gehäusekörper zugeordnet ist, wobei der Ablauf des Kreislaufs mit dem Einlass verbunden ist und/oder das Pumpenrad oder der zweite Kolben als Hydromotor einsetzbar ist. Dadurch wird erreicht, dass das Umwälzen der Flüssigkeit getrennt vom Einspeisen der Flüssigkeit und getrennt von der Rückgewinnung der Druckenergie über jeweils eine Pumpe erfolgt. Hierbei werden die für die jeweilige Aufgabe speziellen Eigenschaften der einsetzbaren Pumpen ausgenutzt und ein einfacher Aufbau der Pumpenanordnung erreicht.
Von besonderer Bedeutung ist für die vorliegende Erfindung, dass das erste Pumpenrad und das zweite Pumpenrad als Flügelzellenrotor oder rotierende Verdrängerpumpe ausgebildet sind, wobei der dem zweiten Pumpenrad zugeordnete Auslassstutzen und der dem ersten Pumpenrad zugeordnete Ansaugstutzen über den offenen Kreislauf verbunden sind und der Auslassstutzen des ersten Pumpenrads über ein offenes Volumen einer Flüssigkeit mit dem Einlass des zweiten Pumpenrads verbunden ist. Dadurch wird ein Druckerhöhungsmodul gebildet, das auch ohne Ventile funktioniert.
Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung ist es von Vorteil, dass zumindest eine Welle mittel- oder unmittelbar manuell und/oder über einen Elektro- und/oder über einen Verbrennungsmotor antreibbar ist. Dadurch ist das Druckerhöhungsmodul mit jedem beliebigen Motor kombinierbar. In Extremsituationen ist auch eine Dampfmaschine als Motor einsetzbar. Die erforderliche Drehzahl der Pumpenwelle wird über ein einfaches Stirnradgetriebe zwischen Motor und Pumpenwelle modifiziert.
Vorteilhaft ist es ferner, dass der Einlass von zumindest einem Pumpenrad hydraulisch mit einer externen Pumpe oder einer Druckleitung verbunden ist und das Pumpenrad über die externe Pumpe oder die Druckleitung hydraulisch antreibbar ist. Dadurch wird eine Alternative zum Antrieb über eine drehende Welle geschaffen. Neben dem Hochdruck- und Umwälzmodul ist ein drittes Pumpenelement der Welle zugeordnet. Das dritte Pumpenelement ist an einen bestehenden Pumpenkreislauf anzuschließen, über den der Antrieb der Pumpenanordnung erfolgt. Beispielsweise ist das dritte Pumpenrad über den Kühlwasserkreislauf eines Schiffsmotors antreibbar.
Hierzu ist es vorteilhaft, dass der förderbare Volumenstrom des zweiten Pumpenrades größer oder unterschiedlich dem förderbaren Volumenstrom des ersten Pumpenrades ist und dieser Differenzvolumenstrom zwischen 80 und 100 % dem am Entnahmestutzen entnehmbaren Volumenstrom entspricht. Dadurch wird erfindungsgemäß erreicht, dass ein über die beiden Pumpen verbundenes Filtersystem von einem niedrigen Druckniveau zu Beginn auf ein hohes Druckniveau gebracht werden kann, obwohl das zweite Pumprad über eine externe Pumpe mit niedrigen Druckniveau angetrieben wird. Das erste Pumprad ist über eine Welle mit dem zweiten Pumprad verbunden und bildet einen Hydromotor. Dieses System ermöglicht die Einstellung eines hohen Druckniveaus ohne Hochdruckpumpe.
Außerdem ist es vorteilhaft, dass zumindest ein Teil zumindest eines Gehäuses und/oder eines Bauteils der erfindungsgemäßen Anordnung aus chemisch beständigem Material wie beispielsweise salzwasserbeständigem Stahl, salzwasserbeständiger Bronze und/oder Kunststoff ausgebildet ist. Als Stahl ist beispielsweise V4A® oder AISI316® einsetzbar.
Ferner ist es vorteilhaft, dass zumindest ein Teil zumindest eines Gehäuses und/oder eines Bauteils der erfindungsgemäßen Anordnung beschichtet ist. Dadurch wird erreicht, dass die Pumpenanordnung unabhängig vom Grundmaterial seewasserbeständig ist.
Hierzu ist es vorteilhaft, dass zumindest ein Teil zumindest eines Gehäuses und/oder eines Bauteils der erfindungsgemäßen Anordnung beispielsweise durch elektrolytische Oxidation, durch chemisches Auftragen oder durch elektrolytisch aufgebrachtes Metall beschichtet ist. Hierzu wird beispielsweise Nickel chemisch aufgetragen oder eine elektrolytische Beschichtung aus Chrom, Nickel, Silber oder Gold gebildet.
Schließlich ist es von Vorteil, dass zumindest ein Teil zumindest eines Gehäuses und/oder eines Bauteils der erfindungsgemäßen Anordnung mit einer die tribologischen Eigenschaften verbessernden Schicht beschichtet ist. Dadurch wird erreicht, dass die Reibung, der Verschleiß und die Schmierung optimiert und dadurch Energie eingespart wird.
Vorteilhaft ist es hierzu auch, dass zumindest ein Teil des Zylinderraums oder eines metallischen Bauteils chemisch mit Nickel und mit einer Einlagerung aus Teflon® beschichtet ist. Dadurch wird erreicht, dass als Gehäusematerial Aluminium einsetzbar ist und die Kolbenhochdruckpumpe sehr einfach für Drücke bis über 60 bar auslegbar ist.
Letztlich ist es von Vorteil, dass zumindest ein Teil eines Kunststoffbauteils galvanisch und/oder chemisch mit einer metallischen Schicht beschichtet ist.
Prinzipiell erhalten die verschiedensten Grundmaterialien ihre erfindungsgemäße Beständigkeit erst durch Beschichtungsverfahren, die zu den verschiedenen vorstehend genannten Beschichtungen führen. Hierzu ist das Verfahren zum Beschichten eines Bauteils aus einer Aluminiumlegierung oder eines Bauteils aus Kunststoff durch chemische Vernicklung mit einer Einlagerung aus Teflon® besonders vorteilhaft.
Vorteilhaft ist es auch, dass das System bestehend aus der erfindungsgemäßen Pumpenanordnung mit zumindest einem Kreislauf und zumindest einem im Flüssigkeitskreislauf integrierten Filterelement kombiniert ist.
Eine zusätzliche Möglichkeit ist gemäß einer Weiterbildung, dass im Kreislauf zumindest ein Filterelement oder mehrere Filterelemente in Reihe oder parallel angeordnet sind.
Ferner ist es vorteilhaft, dass das Filterelement als Filter oder als Membrane ausgebildet ist. Die Membrane ermöglicht den Einsatz für die Umkehrosmose.
Vorteilhaft ist es auch, dass das System zur Umkehrosmose und zur Wasseraufbereitung einsetzbar ist. Das entsprechend hohe Druckniveau wird durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Pumpen und der Antriebe erreicht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist schließlich vorgesehen, dass die Förderleistung am Entnahmestutzen zwischen 1 und 50 Liter pro Stunde, im Besonderen zwischen 5 und 20 Liter pro Stunde beträgt.
Die Erfindung bezieht sich ebenso auf eine Umkehrosmoseanlage mit mindestens zwei in einem Gehäuse gelagerten Pumpen, einem Kreislauf in den eine der beiden Pumpen integriert sind und mindestens einer in den Kreislauf integrierten Membrane, wobei ein Steuerventil vorgesehen ist.
Gelöst wird die Aufgabe Dadurch, dass zusätzlich zu den beiden Pumpen, das Steuerventil und die Membrane in einem ein- oder mehrteiligen Gehäuse angeordnet sind.
Dadurch wird erreicht, dass keine Schläuche oder Rohre als Leitungen vorzusehen sind, da alle Leitungen durch Bohrungen und Ausnehmungen im Gehäuse gebildet sind. Die Anlage kann dadurch äußerst kompakt gebaut werden.
Hierzu ist es vorteilhaft, dass das Gehäuse ein Hochdruckgehäuse, ein Steuergehäuse und ein Filtergehäuse aufweist, wobei im Hochdruckgehäuse die Welle und die Kolbenhochdruckpumpe, im Steuergehäuse das Steuerventil und im Filtergehäuse die Membrane angeordnet bzw. gelagert sind. Die drei Teilgehäuse können mit Hilfe von Klemmen oder Bolzen zu einem Gehäuse zusammengesetzt werden.
Hinsichtlich der Umkehrosmose von Salzwasser ist es vorteilhaft, dass das Gehäuse aus einem seewasserbeständigen Kunststoff oder Metall gebildet und das Gehäuse und die Welle an einen Motor (13) anflanschbar sind. Kunststoff läst sich mechanisch sehr einfach bearbeiten und weist hinsichtlich des erforderlichen Drucks ein ausreichend hohes Elastizitätsmodul auf.
Es ist vorteilhaft, dass die Kolbenhochdruckpumpe einen Zylinder aufweist und der Zylinder in das Gehäuse eingesetzt ist. Der Zylinder ist aus einem verschleißfesten Metall oder aus Keramik. Wie eingangs beschrieben, kann die Lauffläche für den Kolben beschichtet sein.
Es ist vorteilhaft, dass das Hochdruckgehäuse eine Bohrung aufweist, die die Kolbenhochdruckpumpe mit der Kreiselpumpe verbindet. Je kürzer diese Verbindung ist, desto effizienter arbeitet das System.
Ferner ist es vorteilhaft, dass das Kreiselpumpenrad auf der Welle befestigt und zwischen dem Hochdruckgehäuse und dem Steuergehäuse angeordnet ist. Das eigentliche Pumpengehäuse für das Kreiselpumpenrad ist im Steuergehäuse vorgesehen.
Hinsichtlich eines einfachen Aufbaus ist es vorteilhaft, dass das Steuergehäuse
  • a) einen Einlasskanal aufweist, über den das Fluid dem Kreiselpumpenrad zuführbar und der mit der Membrane verbunden ist,
  • b) einen Auslasskanal aufweist, über den das Fluid dem Filtergehäuse zuführbar und der mittelbar mit der Membrane verbunden ist,
  • c) einen Ablauf aufweist, über den das Fluid bzw. das Retentat aus dem Steuergehäuse ausführbar und der mit dem Einlasskanal verbindbar ist,
  • d) einen Spülkanal aufweist, über den das Fluid aus dem Steuergehäuse ausführbar und der mit dem Einlasskanal verbindbar ist
  • e) einen Aufnahmeflansch für die Membrane aufweist. Dadurch vereint das Steuergehäuse eine Vielzahl der notwendigen Leitungen, die zum bestimmungsgemäßen Gebrauch der Pumpanordnung notwendig sind in einem Bauteil.
    • Hierzu ist es vorteilhaft, dass an den Spülkanal eine Spülleitung anschließt und die Spülleitung den Spülkanal mit einem Spülbehälter verbindet. Diese Ausgestaltung vereinfacht die Pflege der Membrane die nach Gebrauch gespült werden sollte.
    Ferner ist es vorteilhaft, dass die Membrane zylindrisch ausgebildet ist und das Filtergehäuse
  • a) zumindest teilweise koaxial zur Membrane angeordnet ist,
  • b) einen Hauptkanal aufweist, der den Auslasskanal mit der Membrane verbindet,
  • c) einen Aufnahmeflansch für die Membrane aufweist,
  • d) und einen Entnahmekanal aufweist über den gefiltertes Fluid bzw. Permeat aus dem Filtergehäuse ausführbar ist. Das Filtergehäuse schließt somit den Kreislauf zur Membrane und bildet einen Teil des Gehäuses. Zwischen dem Filtergehäuse und dem Hochdruckgehäuse wird das Steuergehäuse aufgenommen.
    • Es ist vorteilhaft, dass das Steuergehäuse zumindest fünf Bohrungen aufweist, die jeweils einen Kanal bilden, wobei
  • a) der Membrankanal mit dem Einlasskanal verbunden ist,
  • b) der Membrankanal mit dem Ablauf verbunden ist,
  • c) der Spülkanal mit dem Einlasskanal verbunden ist und
  • d) der Einlasskanal über einen Überdruckkanal mit dem Ablauf verbunden ist. Dadurch wird ein sehr einfaches und kompaktes Steuerelement gebildet, dass alle für den konventionellen Betrieb und für das Spülen notwendigen Steuerungen erlaubt.
    • Ergänzend ist es vorteilhaft, dass im Steuergehäuse ein Steuerventil vorgesehen ist, dass in einer ersten Position den Ablauf gegenüber dem Spülkanal verschließt und in einer zweiten Position den Membrankanal gegenüber dem Einlasskanal verschließt. In der ersten Position kann das Steuergehäuse nur in einem Kanal durchströmt werden. In der zweiten Position hingegen in zwei Kanälen.
    Es ist vorteilhaft, dass im Steuergehäuse ein Überdruckventil vorgehen ist, über das der Überdruckkanal geregelt verschließbar ist. Das Überdruckventil ist elektromagnetisch oder manuell steuerbar.
    Mit dieser Vorrichtung kann ein Verfahren betrieben werden, bei dem
  • a) das Fluid angesaugt und über mechanische Vorfilter gefiltert wird,
  • b) das Fluid über eine Hochdruckpumpe einem Fluidkreislauf zugeführt wird,
  • c) der Fluidkreislauf mit Hilfe einer Pumpe umgewälzt wird,
  • d) zu Beginn des Verfahrens das Permeat in einem Spülbehälter gesammelt wird und
  • e) zum Abschluss des Verfahrens die Membrane mit Hilfe des im Spülbehälter befindlichen Permeats gespült wird.
    • Hierzu ist es vorteilhaft, dass das Permeat aus dem Spülbehälter durch den Spülkanal angesaugt und über den Einlasskanal der Membrane zugeführt und anschließend von der Membrane über den Membrankanal und den Ablauf abgeführt wird. Das Permeat durchströmt dabei die Membrane in der Das Permeat durchströmt dabei die Membrane in der gleichen Richtung wie bei dem gewinnen von Trinkwasser.
    Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigt:
    Figur 1
    eine schematische Schnittansicht einer Pumpenanordnung bestehend aus einer Hochdruck-Kolbenpumpe und einer Umwälz-Kreiselpumpe;
    Figur 2
    eine schematische Schnittansicht einer Pumpenanordnung bestehend aus einer HochdruckFlügelzellenpumpe und einer Umwälz-Kreiselpumpe;
    Figur 3
    eine schematische Schnittansicht einer Pumpenanordnung bestehend aus einer Hochdruck-Kolbenpumpe, einer Kolbenpumpe als Hydromotor und einer Umwälz-Kreiselpumpe;
    Figur 4
    eine schematische Schnittansicht einer Pumpenanordnung bestehend aus einer Hochdruck-Flügelzellenpumpe, einer Flügelzellenpumpe als Hydromotor und einer Umwälz-Kreiselpumpe;
    Figur 5
    ein Druckerhöhungsmodul mit zwei Flügelzellenpumpen und einer Schnittführung A-A';
    Figur 6
    eine Schnittansicht der Flügelzellenpumpe gemäß Figur 5;
    Figur 7
    ein Druckerhöhungsmodul mit eigenem Antrieb;
    Figur 8
    einen geschlossenen Kreislauf ohne Energierückgewinnung;
    Figur 9
    einen geschlossenen Kreislauf mit Energierückgewinnung;
    Figur 10
    einen offenen Kreislauf mit eigenem Antrieb;
    Figur 11
    einen offenen Kreislauf mit einem Antrieb über Fremddruck;
    Figur 12
    einen Querschnitt eines Gesamtsystems mit einem dreiteiligen Gehäuse;
    Figur 13
    einen Querschnitt eines Steuergehäuses;
    Figur 14
    einen gegenüber Fig. 13 um 90° gedrehten Querschnitt des Steuergehäuses.
    In den Figuren 1 bis 7 sind verschiedene Varianten von erfindungsgemäßen Pumpenanordnungen 3 dargestellt, die für die in den Figuren 8 bis 11 dargestellten Wirkungsprinzipien einsetzbar sind.
    Die Wirkungsprinzipien sind nach Art eines Kreislaufs 1, nämlich in geschlossene Kreisläufe 1 gemäß den Figuren 8 und 9 sowie in offene Kreisläufe 1 gemäß den Figuren 10 und 11 zu unterscheiden. Bei den geschlossenen Kreisläufen 1 ist ein Filterelement 12 in einen Kreislauf 1 eingebunden, der über ein erstes Pumpenrad 6 umgewälzt wird. Das erste Pumpenrad 6 ist als Kreiselpumpe oder Flügelzellenpumpe ausgebildet. Das flüssige Medium in diesem Kreislauf 1 steht je nach Art des Mediums unter einem Druck von 5 bis 100 bar. Das Medium ist bezüglich eines bevorzugten Ausführungsbeispiels Brackwasser oder Meer beziehungsweise Salzwasser. Der Druck von 5 bis 100 bar wird durch ein zweites Pumpenrad 7 erzeugt.
    Dem Kreislauf 1 wird stetig über einen Zulauf 1.1 ein Volumenstrom an Brack- oder Meerwasser aus einem offenen Volumen 15 über das zweite Pumpenrad 7 zugeführt. Der gleiche Volumenstrom wird in der Summe an einem Ablauf 1.2 und an einem Entnahmestutzen 1.3 des Kreislaufs 1 entnommen. Hierzu wird über den Entnahmestutzen 1.3 an dem Filterelement 12 Reinwasser und an dem Ablauf 1.2 Retentat beziehungsweise aufkonzentriertes Brack- beziehungsweise Meerwasser entnommen.
    Am Entnahmestutzen 1.3 ist ein Überstrom- oder Druckhalteventil 1.4 vorgesehen. Das zweite Pumpenrad 7 ist zur Erzeugung des hohen Druckniveaus als Flügelzellenpumpe oder als Kolbenpumpe ausgebildet. Erfindungsgemäß sind beide Pumpenräder 6, 7 über eine Welle 5 verbunden und werden über die Welle 5 durch einen Motor 13 angetrieben.
    Die Darstellung gemäß Figur 9 zeigt neben dem vorstehend beschriebenen Aufbau eine Möglichkeit der Energierückgewinnung. Hierzu wird die Druckenergie des am Ablauf 1.2 entnommenen Retentats über ein drittes Pumpenrad 14 dem Antriebsstrang zugeführt. Im Pumpenrad 14 wird das Retentat von dem hohen Druckniveau auf Umgebungsdruck entspannt.
    Gemäß den Figuren 10 und 11 ist ein offener Kreislauf 1 dargestellt. Im offenen Kreislauf 1 ist das Filterelement 12 eingangs- und ausgangsseitig über jeweils ein erstes Pumpenrad 6 und ein zweites Pumpenrad 7 mit einem offenen Volumen 15 verbunden. Dem offenen Kreislauf 1 wird gegenüber dem geschlossenen lediglich am Entnahmestutzen 1.3 in Strömungsrichtung hinter dem Filterelement 12 Reinwasser entnommen. Der über den Zulauf 1.1 eingebrachte Volumenstrom an Brack- oder Meerwasser wird somit bis auf den Reinwasser-Volumenstrom über den Ablauf 1.2 wieder dem offenen Volumen 15 zugeführt.
    Nach dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 10 werden die beiden Pumpenräder 6, 7 über eine Welle 5 und einen an der Welle 5 angeordneten Motor 13 angetrieben. Durch die erfindungsgemäße Verbindung der beiden Pumpenräder 6, 7 über eine Welle 5 ist die Energierückgewinnung des hohen Druckniveaus gewährleistet. Abgesehen von den Strömungs- und Reibungsverlusten ist bei dieser Anordnung nur der Energiebetrag aufzubringen, der durch die Entnahme von Reinwasser am Entnahmestutzen 1.3 verloren geht.
    Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 11 zeigt einen Antrieb durch Fremddruck. Die Pumpenanordnung 3 ist erfindungsgemäß an eine beliebige externe Pumpe 16 mit Motor 13 angeschlossen. Das niedrige Druckniveau der externen Pumpe 16 reicht erfindungsgemäß zumindest aus um Reibungs- und Strömungsverluste im System zu überwinden. Das erforderliche hohe Druckniveau im System entsteht durch die als Hydromotor arbeitende und über die Welle 5 mit der zweiten Pumpe 7 verbundene erste Pumpe 6. Das hohe Druckniveau entsteht durch die unterschiedlichen Fördervolumina bei gleicher Drehzahl der beiden Pumpen 6, 7. Erfindungsgemäß gilt, dass der Volumenstrom der Pumpe 7 beziehungsweise des zweiten Pumprades 7 dem Volumenstrom der externen Pumpe 16 entspricht. Der Volumenstrom der externen Pumpe 16 wiederum entspricht der Summe des Volumenstroms der Pumpe 6 beziehungsweise des ersten Pumprades und dem Volumenstrom am Entnahmestutzen 1.3. Dadurch ist gewährleistet, dass der Druck im System steigt, solange der Entnahmestutzen 1.3 geschlossen ist. Die Volumenströme lassen sich wie folgt darstellen: V7 = V16 = (V6 + V1.3)
    Bei der Volumenstrombilanz ist das Volumen an entnommenen oder gefilterten Schmutzpartikeln sowie Verluste durch Leckagen zu berücksichtigen.
    Ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Pumpenanordnung 3 ist in Figur 1 dargestellt. In einem Pumpengehäuse 4 ist eine Welle 5 um eine Drehachse 5.1 gelagert, die das erste Pumpenrad 6 und einen Antrieb 8 für einen Kolben 9a aufnimmt. Das erste Pumpenrad 6 ist als radial verdichtendes Kreiselpumpenrad ausgebildet. Der Kolben 9a bildet eine Kolbenhochdruckpumpe 9.
    Diese Pumpenanordnung 3 ist für einen geschlossenen Kreislauf 1 vorgesehen, der ein Filterelement 12 aufnimmt und durch die Kreiselpumpe 6 umgewälzt wird, siehe Figur 8-11. Bei einem geschlossenen Kreislauf 1 ist im Sinne der Erfindung die direkte Verbindung eines Eingangs des Filterelements 12 über das erste Pumpenrad 6 mit einem Ausgang des Filterelements 12 zu verstehen. Von dem geschlossenen Kreislauf 1 können durchaus weitere Kreisläufe abzweigen oder sonstige Zu- und Abläufe vorgesehen sein.
    Über einen Ansaugstutzen 4.1 und einen Auslassstutzen 4.2 ist der Kreislauf 1 mit dem Filterelement 12 an die Kreiselpumpe 6 angeschlossen.
    Der Druck im Kreislauf 1 beträgt bis zu 100 bar und wird durch die Kolbenhochdruckpumpe 9 erzeugt. Hierzu wird zu filterndes beziehungsweise durch das Umkehrosmoseverfahren zu reinigendes Salz- oder Brackwasser einem Zylinderraum 10 der Kolbenhochdruckpumpe 9 über einen Einlass 10.1 zugeführt. Vom Zylinderraum 10 wird das Fluid über einen Auslass 10.2 und eine Leitung 10.3 in den Kreislauf 1 eingespeist.
    Der Kolben 9a der Kolbenhochdruckpumpe 9 wird mittels der Nocke 8 angetrieben und ist durch ein Federelement 9.1 zur Nocke 8 hin vorgespannt. Der Ein- und Auslass 10.1, 10.2 ist über jeweils ein Ventil geregelt, das durch eine Kugel symbolisch dargestellt ist. Beim Ansaugen von Fluid durch den Kolben 9a wird der Auslass 10.2 geschlossen und der Einlass 10.1 geöffnet. Beim Verdichten wird der Einlass 10.1 geschlossen und der Auslass 10.2 geöffnet.
    Die oszillierende Einspeisung des Fluids hat erfindungsgemäß auf den kontinuierlich über die Kreiselpumpe 6 umgewälzten Kreislauf 1 keinen maßgeblichen Einfluss. Die Menge an Fluid, die über die Kolbenhochdruckpumpe 9 eingespeist wird, wird in Form von Retentat und Reinwasser dem Kreislauf 1 in Strömungsrichtung hinter dem Filterelement 12 wieder entnommen siehe Figur 8-9.
    Gemäß Figur 2 wird die Kolbenhochdruckpumpe 9 durch ein zweites Pumpenrad 7 gebildet. Das zweite Pumpenrad 7 ist als eine Flügelzellenrad ausgebildet. Dieses erfindungsgemäß Ausführungsbeispiel einer Pumpenanordnung 3 ist noch einfacher aufgebaut als die vorstehend beschriebene. Der Einlass 10.1 und der Auslass 10.2 sind aufgrund der kontinuierlichen Pumpleistung des Flügelzellenrads 7 nicht durch ein Ventil geschlossen. Sowohl der Hochdruckstrom als auch der Umwälzstrom werden kontinuierlich ohne nennenswerte Impulsschwankungen gefördert. Die Impulsschwankungen aufgrund des Antriebes der Welle 5 sind je nach Ausführungsform ggf. durch eine Schwungmasse oder ähnliche Maßnahmen auszugleichen. Der übrige Aufbau entspricht dem der Pumpenanordnung 3 gemäß Figur 1.
    Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 weist gegenüber dem gemäß Figur 1 ein Modul zur Energierückgewinnung gemäß Figur 9 auf. Hierzu ist im Kreislauf 1 ein Einlass 10.1 für das Retentat vorgesehen, das über einen zweiten Kolben 9b entspannt und über einen Auslass 14.2 abgeführt wird. Der Einlass 14.1 zweigt in Strömungsrichtung vor dem erste Pumpenrad 6 ab. Hierzu ist ein Steuerschieber 17 vorgesehen, der je nach Stellung des zweiten Kolbens 9b den Einlass 14.1 oder den Auslass 14.2 freigibt. Durch das Modul zur Energierückgewinnung wird das hohe Druckniveau des Retentats genutzt. Der sonstige Aufbau entspricht dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1.
    Die Pumpenanordnung 3 gemäß Figur 4 weist gegenüber der Pumpenanordnung 3 nach Figur 2 ebenfalls ein Modul zur Rückgewinnung der Druckenergie des Retentats auf. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Modul beziehungsweise das dritte Pumpenrad 14 als Flügelzellenrad ausgebildet. Das dritte Pumpenrad 14 zur Energierückgewinnung ist wesentlich einfacher aufgebaut wie die Anordnung des zweiter Kolbens 9b mit dem Steuerschieber 17. Der sonstige Aufbau der Pumpenanordnung 3 entspricht dem in Figur 2 und hinsichtlich des Einlasses 14.1 und des Auslasses 14.2 dem nach Figur 3.
    In den Figuren 5 bis 7 sind Druckerhöhungsmodule dargestellt, wie sie in offenen Kreisläufen nach den Figuren 10 und 11 zum Einsatz kommen. Das erfindungsgemäße Merkmal, dass zwei rotierende Pumporgane auf einer Welle 5 angeordnet sind bleibt erhalten. Das Druckerhöhungsmodul dient hauptsächlich der Rückgewinnung des hohen Druckniveaus.
    Gemäß Figur 5 erfolgt der Kraftfluss durch das Fluid über die Einlassöffnung 4.1 auf das erste Pumpenrad 6. Von dort über die Welle 5 auf das zweite Pumpenrad 7 und wieder auf das Fluid, das über den Auslass 10.2 den Kreislauf 1 s. Figur 10 und 11 schließt.
    Das erste Pumpenrad 6 und das zweite Pumpenrad 7 sind als Flügelzellenpumpräder ausgebildet. Das erste Pumpenrad 6 dient nicht wie in den Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 1 bis 4 als Umwälzpumpe, sondern als Modul zur Energierückgewinnung.
    In Figur 6 ist eine Schnittansicht einer Flügelzellenpumpe dargestellt.
    Figur 7 zeigt ein Druckerhöhungsmodul entsprechend den Figuren 5 und 6. Das Druckerhöhungsmodul wird jedoch mit einem externen Motor angetrieben. Dieser kann als Pumpe oder auf einem beliebig anderen Prinzip basierend ausgebildet sein.
    Prinzipiell sind die Massenströme und deren unterschiedlichen Drücke zur Einspeisung in den Kreislauf 1 und im Kreislauf 1 durch die Dimensionierung der einzelnen Pumporgane aufeinander abzustimmen. Der erfindungsgemäß dabei feste Parameter ist eine gleiche Umdrehungszahl für alle Pumporgane aufgrund einer Welle 5, wobei die unterschiedlichen Fördervolumina der Pumporgane die Druckverhältnisse bestimmen.
    Auch Pumpen mit gleichem Volumenstrom beziehungsweise gleichem Volumen pro Drehzahl sind zum Erzeugen eines hohen Druckniveaus einsetzbar, wobei die unterschiedlichen Fördervolumina bei Einsatz einer zweiteiligen Welle 5 durch unterschiedliche Drehzahlen erzeugt werden.
    Die Fig. 12 bis 14 zeigen eine Lösung für die gesamte Osmoseanlage, wie sie bspw. zur Gewinnung von Trinkwasser aus Grund- oder Brackwasser in Ländern der dritten Welt oder zum Aufbereiten von Seewasser auf Sportbooten und Jachten zum Einsatz kommt.
    Das in Fig. 12 dargestellte Gehäuse 2 aus Kunststoff ist aus drei Teilgehäusen gebildet, die nebeneinander angeordnet sind. An das Hochdruckgehäuse 2.1 schließt das Steuergehäuse 2.2 und daran das Filtergehäuse 2.3 an. Das Hochdruckgehäuse 2.1 nimmt die Kolbenhochdruckpumpe 9 auf und ist zusammen mit der Welle 5 an einen Motor 13 angeflanscht. Auf der dem Motor 13 gegenüberliegenden Seite des Hochdruckgehäuses 2.1 ist das Kreiselpumpenrad 6 der Kreiselpumpe auf der Welle 5 befestigt. Die Membrane 12 wird über einen Aufnahmeflansch 2.8 im Steuergehäuse 2.2 und einen Aufnahmeflansch 2.9 im Filtergehäuse 2.3 fixiert.
    Das aufzubereitende Brack- oder Seewasser wird über den Zulauf 1.1 und die mechanischen Vorfilter 11 der Kolbenhochdruckpumpe 9 zugeführt. Mit Hilfe des Kolbens 9a, der in einem Zylinder 9.2 aus Metall geführt ist, wird das Fluid über eine Bohrung 10.3 im Hochdruckgehäuse 2.1 in das Gehäuse der Kreiselpumpe 6 gefördert, das gleichzeitig das Steuergehäuse 2.2 bildet.
    Im Steuergehäuse 2.2 wird mit Hilfe der Kreiselpumpe 6 ein Kreislauf 1 umgewälzt, der ein für die Osmose notwendiges hohes Druckniveau aufweist. Das hohe Druckniveau wird durch die Kolbenhochdruckpumpe 9 erzeigt. Das Fluid wird ausgehend vom Einlasskanal 2.2a zusammen mit dem Fluid aus der Kolbenhochdruckpumpe 9 durch die Kreiselpumpe 6 in den Auslasskanal 2.2b gefördert.
    Vom Auslasskanal 2.2b aus strömt das Fluid in den Hauptkanal 2.10 des Filtergehäuses 2.3, das an das Steuergehäuse 2.2 anschließt. Vom Hauptkanal 2.10 aus strömt das Fluid in die Membrane 12. Das durch die Membrane 12 gefilterte Fluid wird als Permeat bezeichnet und fließt aus der Membrane 12 über einen Entnahmekanal 1.3 aus dem Gehäuse 2. Hierzu ist die Membrane 12 im Aufnahmeflansch 2.9 im Filtergehäuse 2.3 gelagert, der eine entsprechende Bohrung aufweist.
    Das im Kreislauf befindliche und nicht gefilterte Fluid nimmt bei diesem Prozess ständig an Konzentration zu und kann über einen als Kanal ausgebildeten Ablauf 1.2 im Steuergehäuse 2.2 aus den Gehäuse 2 abgeleitet werden. Hierzu ist der Ablauf 1.2 über ein Überdruckventil mit einem Membrankanal 2.2c verbunden, der den Kreislauf 1 zu Einlasskanal 2.2a schließt.
    Damit die Membrane 12 nach Gebrauch gespült werden kann, ist unterhalb des Gehäuses 2 bzw. der Membrane 12 ein Spülbehälter 18 angeordnet und der Einlasskanal 2.2a über einen Spülkanal 2.4 und eine Spülleitung 2.5 mit dem Volumen des Spülbehälters 18 verbunden. Der Spülbehälter 18 wird zu Beginn des Osmoseverfahrens über das Filtergehäuse 2.3 mit Permeat gefüllt. Der Spülvorgang ermöglicht das im Spülbehälter 18 vorhandene Permeat anstatt des hoch konzentrierten Fluids bzw. Retentat im Kreislauf 1 durch die Membrane 12 zu pumpen und anschließend aus dem Gehäuse 2 abzuleiten.
    Das in Fig. 12 dargestellte Steuergehäuse 2.2 und das in den Fig. 13 und 14 dargestellte Steuergehäuse 2.2 sind nicht baugleich. Beide weisen ein Steuerventil 2.6 auf, das in den dargestellten Stellungen den Membrankanal 2.2c mit dem Einlasskanal 2.2a verbindet. In dieser Position des Steuerventils 2.6 besteht die Möglichkeit, das Retentat abzuführen, in dem Überdruckventil 2.7 geöffnet wird.
    Für die zum Spülen notwendigen Position des Steuerventils 2.6 wird dieses nach oben bewegt, bis die Verbindung zwischen Membrankanal 2.2c und Einlasskanal 2.2a geschlossen ist. In dieser Stellung ist der Einlasskanal 2.2a mit dem Spülkanal 2.4 und der Membrankanal 2.2c mit dem Ablauf 1.2 verbunden. Das Permeat zum Spülen der Membrane 12 wird über den Einlasskanal 2.2a in die Membrane 12 gepumpt und nach der Membrane 12 über den Membrankanal 2.2c in den Ablauf 1.2 geleitet und abgeführt.
    Fig. 13 zeigt einen Querschnitt des Steuergehäuses 2.2 gemäß Fig. 14. Die Funktionsweise und die Geometrie ist erfindungswesentlich und in den Figuren 13 und 14 für den Fachmann ausreichend umfangreich dargestellt. Die vorteilhaften Abmessungen, Verhältnisse und Dichtungsmaßnahmen dienen gleichzeitig zur Erläuterung der Funktionsweise.

    Claims (25)

    1. Pumpenanordnung (3) für ein Umkehrosmosesystem mit einem Pumpengehäuse (4) und mit einem am Pumpengehäuse (4) vorgesehenen Ansaugstutzen (4.1) und Auslassstutzen (4.2),
      dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenanordnung (3) eine Welle (5) aufweist, wobei auf einem ersten Teil der Welle (5) ein erstes Pumpenrad (6) und auf einem zweiten Teil der Welle (5) ein Antrieb (8) für eine Kolbenhochdruckpumpe (9) angeordnet ist.
    2. Umkehrosmoseanlage mit mindestens zwei in einem Gehäuse (2) angeordneten Pumpen (6, 9), einem Kreislauf (1) in den eine der beiden Pumpen (6) und mindestens eine Membrane (12) integriert sind, wobei ein Steuerventil (2.6) vorgesehen ist,
      dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu den beiden Pumpen (6, 9), das Steuerventil (2.6) und die Membrane (12) in einem ein- oder mehrteiligen Gehäuse (2) angeordnet sind.
    3. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenanordnung (3) ein System mit zumindest einem geschlossenen und einem offenen Kreislauf (1) bildet.
    4. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, dass der Ansaugstutzen (4.1) und der Auslassstutzen (4.2) dem ersten Pumpenrad (6) zugeordnet sind und das erste Pumpenrad (6) einen Kreislauf (1) schließt.
    5. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenhochdruckpumpe (9) ein Einlass (10.1) und ein Auslass (10.2) zugeordnet ist, wobei der Auslass (10.2) über eine Leitung (10.3) mit dem Kreislauf (1) in Verbindung steht.
    6. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Pumpenrad (6) als rotierende hydrodynamische oder hydrostatische Pumpe wie beispielsweise eine Kreiselpumpe, Impellerpumpe oder Flügelzellenpumpe ausgebildet ist.
    7. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenhochdruckpumpe (9) als oszillierende hydrostatische Verdrängerpumpe wie beispielsweise eine Kolbenpumpe oder eine Kolben-Hydromembranpumpe ausgebildet ist.
    8. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (5) zumindest einteilig ausgebildet mit dem ersten Pumpenrad (6) und mit dem Antrieb (8) in dem Pumpengehäuse (4) gelagert ist, wobei das Pumpengehäuse (4) einteilig, verschraubt oder gegossen ausgebildet ist.
    9. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (5) wenigstens zweiteilig ausgebildet ist und der erste Teil der Welle (5) mit dem ersten Pumpenrad (6) in einem ersten Gehäusekörper und der zweite Teil der Welle (5) mit dem Antrieb (8) in einem zweiten vom ersten Gehäusekörper baulich getrennten Gehäusekörper gelagert ist.
    10. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Antrieb (8) auf dem zweiten Teil der Welle (5) zugeordnete Kolben (9a) in einem Zylinderraum (10) im Pumpengehäuse (4) oder im zweiten Gehäusekörper gelagert ist und dem Zylinderraum (10) der Einlass (10.1) und der Auslass (10.2) zugeordnet ist, wobei der Auslass (10.2) über eine Leitung (10.3) mit dem Kreislauf (1) in Verbindung steht.
    11. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Kreislauf (1) mittel- oder unmittelbar ein Zulauf (1.1), ein Ablauf (1.2) und ein Entnahmestutzen (1.3) zugeordnet ist.
    12. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Welle (5) ein weiteres Pumpenrad (14) oder ein zweiter Kolben (9b) und dem Pumpenrad (14) oder dem zweiten Kolben (9b) ein Einlass (14.1) und ein Auslass (14.2) am Pumpengehäuse (4) oder am Gehäusekörper zugeordnet ist, wobei der Ablauf (1.2) des Kreislaufs (1) mit dem Einlass (14.1) verbunden ist und/oder das Pumpenrad (14) oder der zweite Kolben (9b) als Hydromotor einsetzbar ist.
    13. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) ein Hochdruckgehäuse (2.1), ein Steuergehäuse (2.2) und ein Filtergehäuse (2.3) aufweist, wobei im Hochdruckgehäuse (2.1) die Welle (5) und die Kolbenhochdruckpumpe (9), im Steuergehäuse (2.2) das Steuerventil (2.6) und im Filtergehäuse (2.3) die Membrane (12) angeordnet bzw. gelagert sind.
    14. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) aus einem seewasserbeständigen Kunststoff oder Metall gebildet und das Gehäuse (2) und die Welle (5) an einen Motor (13) anflanschbar sind.
    15. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenhochdruckpumpe (9) einen Zylinder (9.2) aufweist und der Zylinder (9.2) in das Gehäuse (2) eingesetzt ist.
    16. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochdruckgehäuse (2.1) eine Bohrung (10.3) aufweist, die die Kolbenhochdruckpumpe (9) mit der Kreiselpumpe (6) verbindet.
    17. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kreiselpumpenrad (6) auf der Welle (5) befestigt und zwischen dem Hochdruckgehäuse (2.1) und dem Steuergehäuse (2.2) angeordnet ist.
    18. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergehäuse (2.2)
      a) einen Einlasskanal (2.2a) aufweist, über den das Fluid dem Kreiselpumpenrad (6) zuführbar und der mit der Membrane (12) verbunden ist,
      b) einen Auslasskanal (2.2b) aufweist, über den das Fluid dem Filtergehäuse (2.3) zuführbar und der mittelbar mit der Membrane (12) verbunden ist,
      c) einen Ablauf (1.2) aufweist, über den das Fluid bzw. das Retentat aus dem Steuergehäuse (2.2) ausführbar und der mit dem Einlasskanal (2.2a) verbindbar ist,
      d) einen Spülkanal (2.4) aufweist, über den das Fluid aus dem Steuergehäuse (2.2) ausführbar und der mit dem Einlasskanal (2.2a) verbindbar ist
      e) einen Aufnahmeflansch (2.8) für die Membrane (12) aufweist.
    19. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Spülkanal (2.4) eine Spülleitung (2.5) anschließt und die Spülleitung (2.5) den Spülkanal (2.4) mit einem Spülbehälter (18) verbindet.
    20. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die Membrane (12) zylindrisch ausgebildet ist und das Filtergehäuse (2.3)
      a) zumindest teilweise koaxial zur Membrane (12) angeordnet ist,
      b) einen Hauptkanal (2.10) aufweist, der den Auslasskanal (2.2b) mit der Membrane (12) verbindet,
      c) einen Aufnahmeflansch (2.9) für die Membrane (12) aufweist,
      d) und einen Entnahmekanal (1.3) aufweist über den gefiltertes Fluid bzw. Permeat aus dem Filtergehäuse (2.3) ausführbar ist.
    21. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergehäuse (2.2) zumindest fünf Bohrungen (1.2, 2.2a, 2.2c, 2.2d, 2.4) aufweist, die jeweils einen Kanal bilden, wobei
      a) der Membrankanal (2.2c) mit dem Einlasskanal (2.2a) verbunden ist,
      b) der Membrankanal (2.2c) mit dem Ablauf (1.2) verbunden ist,
      c) der Spülkanal (2.4) mit dem Einlasskanal (2.2a) verbunden ist und
      d) der Einlasskanal (2.2a) über einen Überdruckkanal (2.2d) mit dem Ablauf (1.2) verbunden ist.
    22. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Steuergehäuse (2.2) ein Steuerventil (2.6) vorgesehen ist, dass in einer ersten Position den Ablauf (1.2) gegenüber dem Spülkanal (2.4) verschließt und in einer zweiten Position den Membrankanal (2.2c) gegenüber dem Einlasskanal (2.2a) verschließt.
    23. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Überdruckventil (2.7) vorgehen ist, über das der Überdruckkanal (2.2d) geregelt verschließbar ist.
    24. Verfahren zum Aufbereiten von Fluid mit Hilfe einer Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem
      a) Fluid angesaugt und über mechanische Vorfilter (11) gefiltert wird,
      b) das Fluid über eine Hochdruckpumpe (9) einem Fluidkreislauf (1) zugeführt wird,
      c) der Fluidkreislauf (1) mit Hilfe einer Pumpe (6) umgewälzt wird,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      d) zu Beginn des Verfahrens das Permeat in einem Spülbehälter (18) gesammelt wird und
      e) zum Abschluss des Verfahrens die Membrane (12) mit Hilfe des im Spülbehälter (18) befindlichen Permeats gespült wird.
    25. Verfahren nach Anspruch 24,
      dadurch gekennzeichnet, dass das Permeat aus dem Spülbehälter (18) durch den Spülkanal (2.4) angesaugt und über den Einlasskanal (2.2a) der Membrane (12) zugeführt und anschließend von der Membrane (12) über den Membrankanal (2.2c) und den Ablauf (1.2) abgeführt wird.
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