FI74624B - Anordning foer uppdelning av en vaetska i tvao fraktioner. - Google Patents

Description

1 74624

Laite nesteen jakamiseksi kahdeksi jakeeksi Tämän keksinnön kohteena on laite nesteen jakamiseksi ainakin yhdeksi permeaatti- ja yhdeksi konsentraattijakeeksi käänteis-osmoosin tai uitrasuodatuksen yhteydessä käyttämällä puoli-läpäiseviä kalvoja ja sellaisia pitkänomaisia tukilevyjä kalvojen tukemiseksi, joissa on pystyripoja kalvojen pintoja pitkin kulkevien, kaarevan muotoisten virtauskanavien muodostamiseksi, ja jolloin kaivotuki1evyihi n on muodostettu reiät kahden, pinon läpi pituussuunnassa menevän päävirtauskanavan muodostamiseksi, välineet nesteen syöttämiseksi päävirtauska-navaan, välineet yhden tai useamman permeaattijakeen poistamiseksi ja välineet konsentraattijakeen poistamiseksi.

Yllä mainitun tyyppiset tunnetut laitteet voivat olla rakenteeltaan sellaisia, että fraktioitava neste virtaa kalvopin-tojen suuntaisesti kulkevien virtauskanavien läpi sarjavir-tauskuviona, rinnakkaisvirtauskuviona tai näiden kuvioiden yhdi stelmänä.

Eräs tunnettu laite käsittää soikeita kai votuki1evyjä, joihin järjestettyjen reikien keskipisteet sijaitsevat soikioiden polttopisteissä tai niiden vieressä.

Tällaisen tunnetun laitteen epäkohtana on, että kalvopintoja pitkin toisesta päävirtauskanavasta toista kohti virtaava neste ei jakaudu tasaisesti kaivopintojen yli, joten optimaalista suodatustehoa ei voida saavuttaa.

On yritetty saada aikaan fraktioitavan nesteen entistä parempi jakautuminen kaivopintojen yli käyttämällä kaivotuki1evyjä, joiden pinnoilta ulkonee yhtenäisiä ripoja. Kalvojen ja kaivotuki1evyjen muodostamaan pinoon asennettuina rivat saavat aikaan kahden kaivotuki1evyn välissä sijaitsevien 2 74624 kalvojen yhteenpuristumisen ohuissa vyöhykkeissä, jolloin muodostuu useita, toisesta päävirtauskanavasta toiseen ulottuvia virtauskanavia. Samanlaisia virtauskanavia voi muodostua silloin, kun vain yksi kalvo sijaitsee kahden viereisen kalvotukilevyn välisessä tilassa.

Nämä toimenpiteet eivät ole osoittautuneet täysin tyydyttäväksi yllä mainitun ongelman ratkaisemiseksi, mm. sen takia, että suhteellisen pitkien virtauskanavien virtausvastus on huomattavasti suurempi kuin suhteellisen lyhyiden virtaus-kanavien.

Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan jakotislattavan nesteen tasainen jakautuminen kalvopintojen yli mainitun nesteen virtauksen aikana toisesta päävirtauskanavasta toista kohti.

Toisena tarkoituksena on parantaa yllä mainituntyyppisen laitteen kalvojen suodatustehoa.

Nämä ja muut tarkoitukset, jotka käyvät selville seuraavasta selityksestä, saavutetaan keksinnön mukaisella laitteella, jolle on tunnusomaista, että kalvotukilevyillä on sellainen muoto, että nesteen virtaus estetään levyissä olevien reikien välisessä vyöhykkeessä ja että kalvoissa on reikä, jonka muoto ja koko vastaa tätä vyöhykettä.

Estämällä nestettä virtaamasta vyöhykkeiden läpi, joissa virtausratojen pituus mainittujen päävirtauskanavien välissä on lyhyt, vastus kalvojen kanssa yhdensuuntaisten virtaus-kanavien läpi kulkevaa nestevirtausta vastaan muodostuu yhtenäisemmäksi ja neste jakautuu niin ollen tasaisemmin kalvo-pintojen yli. Tämä pätee myös tapaukseen, jossa kukin näistä virtauskanavista on jaettu useiksi erillisiksi virtauskana-viksi kalvotukilevyjen pinnoilla olevilla rivoilla.

Il 3 74624

Nestevirtauksen esto yllä mainitussa vyöhykkeessä voidaan saada aikaan käyttämällä kalvotukilevyjä, joissa on kohotetut tasannemaiset vyöhykkeet. Kuitenkin käytetään edullisesti kalvotukilevyjä, joissa on mainitussa vyöhykkeessä reikä, joka kunkin levyn molemmilla puolilla on reunan ympäröimä, joka estää nestettä virtaamasta mainitun keskiviivan ympärillä olevaan vyöhykkkeeseen ja kalvotukilevyjen ja kalvojen muodostamassa pinossa olevien reikien muodostamaan keskikanavaan. Sovittamalla reikä mainittuun vyöhykkeeseen kalvotukilevyjen valmistukseen käytetyn aineen kulutus pienenee ja lisäksi muodostunutta keskikanavaa voidaan käyttää erikoistarkoituksiin, esim. permeaatin tai konsentraatin poistokanavana.

Suodatusteho on erityisen suuri, kun kalvotukilevyillä on erittäin soikea muoto, ts. seuraavan kaavan määräämä muoto * (0' 1 jossa a ja b määräävät soikion puoliakselien pituuden ja m ja n ovat kokonaislukuja ainakin 2 ja jossa m tai n on suurempi kuin 2.

Käytettäessä muodoltaan erittäin soikeita kalvotukilevyjä estetty keskivyöhyke voi myös olla muodoltaan erittäin soikea.

Kun reunoilla, jotka sijaitsevat kalvotukilevyn keskireikää pitkin, on erittäin soikea muoto, mahdollisesti kalvotukilevyjen pinnoilla olevat rivat ovat edullisesti yhdensuuntaiset mainittujen reunojen vastaavien osien kanssa.

Ripojen suurenevat korkeudet nähtynä kalvotukilevyjen keskiosasta niiden kehää kohti ja tästä johtuva kalvopintoja pitkin ulottuvien virtauskanavien suurempi poikkileikkauspinta kompensoivat mainittujen virtauskanavien suurentuneiden pituuksien aiheuttaman suurenevan virtausvastuksen. Tämä tapa saada aikaan fraktioitavan nesteen tasaisempi jakautuminen 74624 kalvopintojen yli on erityisen sopiva fraktioitaessa maitotaloustuotteita ja muita nesteitä, joita ohjaa seuraava yhtälö .. n τ = K x γ jossa τ on leikkausvoima, γ on leikkausjännitys, n on kokonaisluku, joka määrätään empiirisesti ja K on empiirisesti määrätty vakio.

Tällaisia nesteitä fraktioitaessa yhden virtauskanavan korkeuden (b^) suhteen toisen virtauskanavan korkeuteen ^2) tulisi edullisesti olla: n ^2 _ /L \l + 2 bi Λν jossa ja ovat kahden virtauskanavan pituudet.

Käytännössä n on pienempi kuin 1 mutta suurempi kuin 0,05 ja jos n = 0,2, suhde virtauskanavien pituuden (L) ja mainittujen kanavien korkeuden (b) välillä on seuraava: = 192,8 mm b^ = 1»30 mm I<2 = 220,8 mm b2 = 1,44 mm = 264,7 mm b^ = 1,64 mm = 326,0 mm b^ = 1,90 mm = 411,2 mm b^ = 2,24 mm

Kalvotukilevyjen kokonaispaksuuden tulisi edullisesti olla sama kaikkialla levyissä, minkä vuoksi levyjen paksuus sinänsä edullisesti suurenee nähtynä niiden kehältä niiden keskiosaa kohti ja edullisemmin samalla tavoin kuin ripojen korkeudet suurenevat vastakkaisessa suunnassa.

On selvää, että korkeudeltaan vaihtelevia ripoja, kuten yllä on kuvattu, voidaan myös käyttää ensin kuvattua tyyppiä ole- 11 5 74624 vassa laitteessa, ts. laitteessa, jossa kalvotukilevyissä on estetty keskialue ja jossa nämä levyt mahdollisesti ovat muodoltaan erittäin soikeita.

Keksintöä selitetään nyt yksityiskohtaisemmin viitaten piirustuksiin, joissa kuvio 1 on tasokuva keksinnön mukaisen laitteen eräässä suoritusmuodossa käytettävästä kalvotukilevystä, kuvio 2 on tasokuva keksinnön mukaisen laitteen toisessa suoritusmuodossa käytettävästä toisesta kalvotukilevystä, kuvio 3 on kuvion 1 kalvotukilevyn viivaa I-I pitkin tehty poikkileikkauskuva, kuvio 4 on kuvion 2 kalvotukilevyn viivaa II-II pitkin tehty poikkileikkauskuva, kuvio 5 on osiin hajotettu kuva keksinnön mukaisen laitteen edullisesta suoritusmuodosta, kuvio 6 on osiin hajotettu kuva keksinnön mukaisen laitteen toisesta edullisesta suoritusmuodosta, ja kuvio 7 on poikkileikkauskuva, joka on tehty kalvotukilevyn reiän reunan ja viereisten kalvojen samoin kuin niiden kanssa yhdessä toimivien tiivistysrenkaiden läpi.

Kuvioissa 1 ja 3 esitetty kalvotukilevy käsittää kaksi pyöreää reikää 1 ja 2 sekä soikean keskireiän 3. Ulompi rengasmainen tiivistyslaippa 4 on sovitettu kalvotukilevyn kehää pitkin. Pyöreiden reikien 1 ja 2 reunoilla on kalvotiivistyselimet 5 ja 6. Kalvotukilevyjen pinnat käsittävät pystyripoja 7, joilla on kaareva muoto, ja sisemmän rengasmaisen tiivistys-laipan 8, joka ulottuu soikean keskireiän 3 kehää pitkin.

Kalvotukilevyn ääriviiva määräytyy sen mukaan, että sisätii-vistyslaipan 8 ulkoääriviivalla on erittäin soikea muoto, jonka määrää yhtälö: 3 2 *_ + JL· = i a3 b2 6 74624 jossa a ja b ovat soikion puoliakselit, ja sen seikan mukaan, että rivat 7 ja ulomman tiivistyslaipan 4 muoto muodostavat kaaria, jotka ovat yhdensuuntaiset erittäin soikean sisätii-vistyslaipan 8 kanssa.

Kuvioissa 2 ja 4 esitetty kalvotukilevy on rakennettu oleellisesti kuvioiden 1 ja 3 levyn tavoin, ja samoja viitenumerolta kuin kuvioissa 1 ja 3 on käytetty osoittamaan samanlaisia osia.

Kuvioissa 2 ja 4 esitetyllä levyllä on muoto, jonka määrää se seikka, että sisätiivistyslaipalla 8 on seuraavan yhtälön määräämä muoto: 2.3 2.3 25_ + X_ = 1 2.3 ,2.3 a b

Esitetty levy eroaa myös kuvioiden 1 ja 3 levystä siten, että ripojen 7 korkeus suurenee nähtynä keskireiästä 3 levyn kehää kohti. Korkeuden muutoksen takia kahden viereisen kalvon ja kahden viereisen riparyhmän väliin muodostuneet virtauskanavat suurenevat yllä mainitussa suunnassa nähtynä, mikä siis kompensoi virtauskanavien muuttuvan pituuden koko-naisvirtausvastuksen suhteen.

Kuvioissa 5 ja 6 esitetyt laitteet käsittävät pinon kalvotuki-levyjä 9, jotka on rakennettu oleellisesti kuvioissa 2 ja 4 esitetyn levyn tavoin, ja kalvoja 10, jolloin kaksi kalvoa 10 sijaitsee kahden viereisen kalvotukilevyn 9 välissä. Pino pidetään kokoonpuristettuna kahden päätylevyn 11 ja 12 välissä kiristyspulttien 13 ja 14 avulla. Kalvotukilevyjen 9 reiät 1 ja 2 muodostavat yhdessä kalvojen 10 vastaavien reikien kanssa kaksi päävirtauskanavaa, jotka kulkevat mainitun pinon pituussuunnassa. Kalvot 10 on tiivistetty kalvotukilevyihin 9 mainituissa levyissä olevien reikien 1, 2 reunoilla yllä mainittujen tiivistyselimien 5, 6 avulla. Toinen näistä tiivistyselimistä, joka käsittää alaosan 15 ja yläosan 16, on esitetty yksityiskohtaisemmin kuviossa 7. Mainitun alaosan 15 alasivu käsittää ulkonemia 17, joiden välissä on kanavat, II: 7 74624 joiden kautta neste voi virrata ulos viereisestä päävirtaus-kanavasta tai mainittuun kanavaan. Alaosan 15 yläsivu käsittää kaksi diametraalisesti sijaitsevaa tappia 18 ja kaksi dia-metraalisesti sijaitsevaa reikää 19.

Yläosan 16 alasivu käsittää kaksi diametraalisesti sijaitsevaa reikää 20, jotka on tarkoitettu ottamaan vastaan tapit, ja kaksi diametraalisesti sijaitsevaa tappia 21, jotka on tarkoitettu sijoitettaviksi reikiin 19.

Reikien 5 ja 6 vieressä sijaitsevat kalvotukilevyjen vyöhykkeet käsittävät reikiä 22, joilla on sellaiset mitat ja sijainnit, että tappien 18 ja 21 päät voidaan sijoittaa mainittuihin reikiin, kun kalvot halutaan tiivistää kalvotukilevyi-hin reikien 5 ja 6 viereisellä vyöhykkeellä.

Esitetyt pinot käsittävät myös sulkulevyjä 23, jotka on asennettu eri tasoille kahteen päävirtauskanavaan näiden kanavien sulkemiseksi näissä kohdissa ja niin ollen tällaisen päävirtauskanavan läpi virtaavan nesteen pakottamiseksi liikkumaan yhdensuuntaisena virtauskuviona toista päävirtauskana-vaa kohti erillisissä yhdensuuntaisissa virtauskanavissa, jotka kulkevat kalvopintojen suuntaisesti.

Kuviossa 5 esitetyn laitteen kalvotukilevyt käsittävät kanavia 24, jotka ulottuvat kunkin levyn ylä- ja alapinnoilta kalvotukilevyjen keskireikien muodostamaan keskivirtauskana-vaan. Tämä keskivirtauskanava on yhdistetty yläpäätylevyn 11 keskipoistoaukkoon 25.

Kuviossa 5 esitetyssä laitteessa fraktioitava neste johdetaan sisään yläpäätylevyn 11 tuloaukon 26 kautta ja pitkittäiseen päävirtauskanavaan. Mainitussa päävirtauskanavassa olevien sulkulevyjen 23 ansiosta neste pakotetaan virtaamaan toista päävirtauskanavaa kohti yhdensuuntaisina virtoina, jotka liikkuvat yhdensuuntaisesti ja läheisessä kosketuksessa kalvopintojen kanssa. Saavutettuaan toisen päävirtauskanavan 8 74624 nämä virrat yhdistetään ja neste liikkuu alas mainitun pää-virtauskanavan kautta. Siihen asennettu sulkulevy 23 pakottaa nesteen virtaamaan ensimmäistä päävirtauskanavaa kohti toisina yhdensuuntaisina virtoina. Tämän jälkeen nämä virrat yhdistetään, ja neste virtaa edelleen alas pinoa pitkin mainitussa ensimmäisessä päävirtauskanavassa, kunnes se pakotetaan toista päävirtauskanavaa kohti, kuten yllä selitettiin. Lopuksi neste poistetaan laitteesta konsentraattijakee-na alapäätylevyn poistoaukon 27 kautta.

Fraktioitavan nesteen osavirtojen liikkeen aikana kalvojen 10 pintoja pitkin suhteellisen pienimolekyyliset yhdisteet menevät mainittujen kalvojen läpi permeaattina, joka sitten virtaa kanavien 24 kautta keskivirtauskanavaan ja poistuu poistoaukon 25 kautta permeaattijakeena.

Kuviossa 6 esitetyssä laitteessa kunkin kalvotukilevyn 9 reuna käsittää permeaatin poistoputken 28, joka on yhdistetty rengasmaiseen sisäkanavaan 29, joka on vuorostaan yhdistetty kunkin kalvotukilevyn ylä- ja alapintoihin.

Kuviossa 6 esitetty laite käsittää myös yhdyskanavan 30', joka yhdistää päävirtauskanavan alapäätylevyssä 12 olevaan tuloaukkoon 31. Tuloaukko 31 on yhdistetty keskivirtauskanavaan, joka on yhdistetty yläpäätylevyn 11 keskipoistoauk-koon 32.

Kuviossa 6 fraktioitava neste johdetaan sisään yläpäätylevyn 11 reiän 26 kautta ja virtaa laitteen läpi samalla tavoin kuin on selitetty kuviossa 5 esitetyn laitteen toiminnan yhteydessä lukuunottamatta sitä, että poistoaukon 27 kautta poistettu konsentraattijae johdetaan keskivirtauskanavaan ja virtaa ylös pinon läpi ja ulos poistoaukon 32 kautta.

Kalvotukilevyjen 9 tukemien kalvojen läpi menevät nestejakeet li.

9 74624 kootaan rengaskanaviin 29 ja koottu permeaatti poistetaan permeaatin poistoputkien 28 kautta. Putkien 28 kautta poistettava neste muodostaa permeaattijakeen.

Piirustukset esittävät pystysuoraan asennettuja kalvojen ja kalvotukilevyjen pinoja. On kuitenkin selvää, että useissa tapauksissa on edullista käyttää vaakasuoraan asennettua pinoa, koska tällainen asennus helpottaa viallisten kalvojen ja/tai kalvotukilevyjen vaihtoa.

Claims (10)

10 74624 Patentti vaatimukset

1. Laite nesteen jakamiseksi ainakin yhdeksi permeaatti-ja yhdeksi konsentraattijakeeksi käänteisosmoosin tai ultra-suodatuksen yhteydessä käyttämällä puoliläpäiseviä kalvoja (10) ja sellaisia pitkänomaisia tukilevyjä (9) kalvojen (10) tukemiseksi, joissa on pystyripoja (7) kalvojen pintoja pitkin kulkevien, kaarevanmuotoiSten virtauskanavien muodostamiseksi, ja jolloin kaivotuki1evyihi n on muodostettu reiät (1, 2) kahden, pinon läpi pituussuunnassa menevän päävirtauskanavan muodostamiseksi, välineet (26) nesteen syöttämiseksi päävir-tauskanavaan, välineet (24, 28, 29) yhden tai useamman per-meaattijakeen poistamiseksi ja välineet (27, 30, 31, 32) konsentraatti jakeen poistamiseksi, tunnettu siitä, että kalvo-tukilevyillä (9) on sellainen muoto, että nesteen virtaus estetään levyissä (9) olevien reikien (1, 2) välisessä vyöhykkeessä ja että kalvoissa (10) on reikä, jonka muoto ja koko vastaa tätä vyöhykettä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että kaivotuki1evyissä on mainitussa vyöhykkeessä niiden läpi kulkeva reikä (3).

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että reikä (3) on levyjen (9) molemmin puolin tiivistys-laippojen (8) ympäröimä.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että kaivotuki1evyissä (9) on kanavat (24), jotka yhdistävät levyjen ylä- ja alapinnat keskirei'istä (3) muodostettuun keskipäävirtauskanavaan.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että ripojen (7) korkeus levyyn (9) nähden kasvaa levyn keskiosasta kehää kohti. Il 11 74624

6· Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu sii tä, että itse levyn (9) paksuus kasvaa levyn kehästä keskiosaan päin samassa suhteessa kuin ripojen korkeus kasvaa vastakkaisessa suunnassa.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että kalvot (10) kiinnitetään kaivotuki1evyihi n (9) reikiä (1, 2) ympäröivällä alueella tiivistyseiinten (5, 6) avulla ja että tiivistysei imet (5, 6) muodostuvat kahdesta renkaan muotoisesta osasta (15, 16), jotka on yhdistetty toisiinsa toisessa osassa (vast. 15 ja 16) olevien tappien (18, 21) avulla, jotka on pistetty toisessa osassa (vast. 16 ja 15) oleviin reikiin (19, 20).

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että kaivotuki1evyjen (9) reikien (1, 2) reunoihin on muodostettu reiät (22), jotka on järjestetty siten, että tapit (18, 21) voidaan pistää näiden reikien läpi.

1· Anordning för uppdelning av en vätska i atminstone en permeat- och en koncentratfraktion i samband med osmos eller uitrafi 1 trering genom användning av semipermeabla membraner (10) och sadana avlänga stödplattor (9) för att stöda membra-nerna (10) som har utstSende ribbor (7) för bildande av böjda strömmingskanaler, som sträcker sig längs membranytorna, och varvid membranstödplattorna är försedda med hai (1, 2) för bildande av tvenne genom stapeln i dess 1ängdriktning löpande huvudströmningskanaler, organ (26) för tillförsel av vätska tili en huvudströmmingskanal , organ (24, 28, 29) för uttag-ning av en eller flere permeatfraktioner och organ (27, 30, 31, 32) för uttagning av en koncentratfrakti on, kännetecknad av att membranstödplattorna (9) är sS utformade, att väts-keströmmen är blockerad i en zon mellan halen (1, 2) i plat-torna (9) och att membranerna (10) har ett hll med en form och storlek, som motsvarar denna zon.