FI81025C - Separatormodul innefattande ett flertal knippen av ihaoliga fibermembraner. - Google Patents

Description

! 81025

EROTUSYKSIKKÖ, JOHON KUULUU ONTTOKUITUKALVOISTA KOOSTUVIA KIMPPUJA

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 5 johdanto-osassa määritelty erotusyksikkö.

Kalvojen käyttö kaasu/kaasu-, neste/neste- ja neste/kiinteä- seosten ja -liuosten erotuksen aikaansaamiseksi on tullut yleiseen teolliseen käyttöön eri menetelmissä, mm. ultrasuodatuksessa, hypersuodatukses-10 sa, käänteisessä osmoosissa ja dialyysissä. Yleensä näiden menetelmien yhteydessä esiintyvät kalvoelementit on sijoitettu astioihin, jotka muodostuvat usealla menoja tuloaukolla varustetusta säiliöstä ja säiliön sisällä olevasta kalvoryhmästä kokoonpanon muodostaessa yksilö kön. Yksikön järjestely on sellainen, että se sallii paineellisen tai paineettoman syöttövirtauksen käytön kalvojen sisäänvirtauspuolella, ja siihen kuuluu välineet suodoksen kokoamiseksi, joka suodos läpäisee kalvot ja siirtyy niiden ulosvirtauspuolelle, ja välineet 20 syötteen ja suodoksen pitämiseksi sekoittumattomana.

Kalvoja on valmistettu eri muotoisia, kuten (1) litteitä levyjä, jotka voidaan tukea tyypillisellä levy- ja runkorakenteella, kuten suotopuristimissa; (2) litteitä levyjä, jotka on kierretty spiraaliksi yhdessä 25 välimateriaalin kanssa ja suljettu spiraalimaisten kanavien aikaansaamiseksi, jotka sallivat syötteen pääsyn rullatun kalvon ensimmäiseltä sivulta kalvon läpi sen vastakkaiselle puolelle; (3) putkia, jotka päällystävät lujitetun punoksen sisäpintaa punoksen 30 itsensä ollessa joskus suuremman putken osana; ja (4) päistään avoimia onttoja kuituja, jotka on tiivistetty päätylevyihin erotuksen aikaansaamiseksi onttojen kuitujen ulkopintaa pitkin tapahtuvan virtauksen ja onttojen kuitujen tiehyiden sisällä tapahtuvien virtauksien 35 välillä, mikä on seuraus suodattaen pääsystä kalvon läpi.

Erityisen mielenkiintoinen on kimpun muotoon 2 81025 järjestettyjen onttokuitujen käyttö halutun erotuksen aikaansaamiseksi.

Yhdysvaltalaisissa patenttijulkaisuissa US-4,207,192, US-4,631,128, US-4,210,536 ja US-4,220,489 5 on esitetty lukuisia menettelytapoja onttokuitujen valitsemiseksi ja pingottamiseksi sekä niiden kokoamiseksi ja valmistamiseksi modulimuotoon. Todetaan, että tällaisten modulien käyttöä varten kaupallisissa sovellutuksissa pienet kimput yksittäisissä koteloissa ovat 10 liian pieniä. Toisaalta, kuten yllä mainituissa hakemuksissa on selitetty, on olemassa muita rajoituksia, jotka rajoittavat yksittäisen kimpun kokoa.

Julkaisuissa GB 2 Oli 274, DE 2 650 588 ja US 4 038 190 on esitetty erotusmoduleita, joissa on joukko 15 onttokuitukalvoista muodostettuja kimppuja, joista jokainen on varustettu toisessa päässään kupilla ja jotka on suojattu sylinterimäiseen läpäisemättömään painekuoreen siten, että siinä on ryhmä kimppuja, joiden akselit ovat yhdensuuntaiset mutta siirtyneinä kuoren 20 akseliin nähden, nesteen syöttövälineet paineisen syötön sisäänjohtamiseksi, välineet syötteen jakamiseksi tasaisesti kimppuihin, välineet kuitukalvojen läpi kulkeneen suodoksen keräämiseksi ja poistamiseksi ja välineet konsentroituneen ei-läpäisseen syötteen keräämiseksi 25 ja poistamiseksi. Nämä julkaisut vastaavat täysin esillä olevan hakemuksen patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa esitettyä laitetta, mutta kaikkien julkaisuissa esitettyjen erotusyksiköiden puutteena on niiden rakenne, ts. yhden tai useamman kimpun vaihtaminen vapaasti valiten 30 on hankalaa.

Eräitä samantyyppisiä laitteita tunnetaan SE-kuulutusjulkaisussa 430654 ja teoksessa Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chem. Techn. 3 ed., voi. 7 (1979), John Wiley & Sons, N. 4., s. 577.

35 Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin uudenlainen erotusyksikkö, joka on rakenteeltaan aiemmin tunnettuja edullisempi.

Il 3 81025

Keksinnölle on tunnusomaista se, että erotusyk-sikköön kuuluu päätyelin, joka on varustettu aukoilla kimppujen kupeilla varustettuja päitä varten, ja tuki-levy, joka käytön aikana ottaa vastaan kimppujen kupeil-5 la varustettuihin päihin kohdistuvan sisäisen hydraulisen voiman.

Keksinnön mukaisessa ratkaisussa kuitukimput kuppeineen muodostavat helposti vaihdettavat, rakenteeltaan kompaktit yksiköt. Kukin erillinen kuitukimppu 10 voidaan erikseen poistaa yksiköstä sulkien samalla ao. syöttölaitteet ja poistolaitteet, jolloin laitetta voidaan edelleen käyttää huolimatta osittaisesta huollosta. Edelleen kuitukimppu on modulirakenteensa ansiosta helposti vaihdettavissa vapaasti valiten.

15 Esillä oleva keksintö tuo esiin ainutlaatuisen monikimppuisen erotusyksikön, joka on käyttökelpoinen kaupallisissa sovellutuksissa. Alla esitetään sovellutusesimerkki, jossa on käytetty kuutta kimppua yhden kuoren sisällä. Keksintö ei kuitenkaan ole rajoitettu 20 tähän lukumäärään ja sitä voidaan soveltaa käyttäen vaihtelevaa määrää kimppuja. Keksinnön mukainen laite voidaan järjestää siten, että syöttömateriaali virtaa pesään kuuden kimpun kautta ja syöttö voi olla sylinte-rimäisen kuoren yhdestä päästä tai molemmista päistä. 25 Suodokset ja konsentraatit voidaan haluttaessa koota mistä tahansa kimpusta tai mistä tahansa kimppuryhmästä, jommasta kummasta päästä.

Syöttö voidaan järjestää säteettäisesti sisäänpäin kohti kunkin kimpun keskustaa, säteettäisesti 30 ulospäin kohti kunkin kimpun kehää tai kunkin kimpun pituusakselin suuntaisesti.

Keksinnön ajatuksen mukaisesti on mahdollista valita komponenttimateriaalit ja muodot monin eri tavoin.

35 Esillä olevan keksinnön merkittävä lisäetu on se, että keksintö mahdollistaa modulirakenteen siten, että yksi tai useampia pienemmistä kimpuista voidaan 4 81025 helposti vaihtaa vapaasti valiten.

Keksintöä selostetaan seuraavassa suoritusesi-merkin avulla viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio IA on perspektiivikuva keksinnön mukaan konstru-5 oidusta monikimppuerotusmodulista edestä katsottuna; kuvio IB esittää kuvion IA kaltaista modulia takaa katsottuna; kuvio 2 on leikkaus kuvion IA esittämästä modulista pitkin viivaa 2-2; 10 kuvio 3 on etukuva modulista pitkin viivaa 3-3 kuvion 2 nuolten suuntaan; kuvio 4 on sisäkuva viivan 4-4 määrittelemästä kohdasta kuvion 2 nuolten suuntaan; kuvio 5A on hajautettu osittaisleikattu kuva modulista 15 esittäen kokoonpanotapaa; kuvio 5B on leikkauskuva pitkin viivoja 5B - 5B kuviossa 5A; kuviot 6 ja 7 ovat pituusleikkauksia keksinnön vaihtoehtoisista toteutusesimerkeistä; 20 kuviot 8 ja 9 esittävät erään toteutusesimerkin sisäko-koonpanon yksityiskohtia.

Kuten kuvioista 1-5 nähdään, erään toteutus-esimerkin erotusyksikkö eli moduli sisältää ulomman sylinterimäisen painekuoren 10, joka voi olla pehmeätä 25 terästä, lujitemuovia jne., varustettuna inertillä läpäisemättömällä sisävuorauksella 11, joka voi olla vinyyliä, teflonia, polysulfonia jne., ja kuusi ontto-kuitukimppua, jotka voidaan valmistaa edellä mainittujen patenttihakemusten mukaisesti. Kuviossa 2 on näkyvissä 30 vain neljä kimppua 12, 14, 18 ja 19. Kuvioissa 3 ja 4 esitetyissä kuvannoissa on nähtävissä kolme kimppua kussakin päässä.

Kuten kuviosta 2 ja räjäytyskuvasta 5 nähdään, kimppujen 12, 14 ja 16 lisäksi etunippuun kuuluu yhte-35 näinen inertti pohja 20, tyypillisesti vinyylipolymee-riä, jossa on sylinterimäiset aukot 42, 44, 46, joihin vastaavat kimput 12, 14 ja 16 vastaavine, kupeilla

II

5 81025 varustettuine paineen 22, 24 ja 26 on sijoitettu vahvistavan tukilevyn 28 tukemina, joka voi olla ruostumatonta terästä, lujitemuovia jne., ja pultattu kiinni, sekä segmentteihin jaettu pidätinlevy 30. Laite on varustettu 5 yksinkertaisella syöttöputkella 32 sekä yksinkertaisella konsentraattiputkella 34. Laitteeseen kuuluu kolme putkea 36, 38 ja 40 suodoksen poistamiseksi joka kimpusta erillisesti.

Kuviossa 5 kimppuja 12, 14 ja 16 varten tar- 10 koitettuja ontelolta on merkitty viitenumeroilla 42, 44, 46. Levyrei'ityksiä syöttöputken 32 johtamiseksi pohjan 20 ja levyn 28 läpi on vastaavasti merkitty numeroilla 48 ja 50. Levyrei'ityksiä konsentraattiputken 34 johtamiseksi pohjan 20 ja levyn 28 läpi on merkitty 15 numeroilla 52 ja 54. Lisäksi levyrei1ityksiä pohjan läpi suodosputkia 36, 38 ja 40 varten on merkitty numeroilla 56, 58 ja 60 ja vastaavasti aukkoja levyn 28 läpi on merkitty numeroilla 62, 64 ja 66.

Järjestely on sellainen, että syöttöaukko 50 20 on avoinna kammioon, jonka sisälle kimput 12, 14 ja 16 on sijoitettu niin, että syöttö voi virrata kuitujen ulkopintojen yli. Jokainen kimpuista on varustettu jäykällä keskiputkella, esim. putket 68, 70 ja 72, jotka ovat vastaavasti yhdistetty konsentraattiputkeen 34 25 joustavilla putkilla 74, 76 ja 78. Suodos saadaan ont-tokuiduista jokaisen kimpun päässä olevaan kuppiyhdis-telmän muodostamaan tiehyeeseen sopivalla tavalla, kuten on esitetty edellä mainituissa US-patenttijulkaisuissa.

Samanlainen järjestely on järjestetty taka-30 päähän, jossa nähdään vinyylipohja 80, kannatin 82, segmentteihin jaettu pidätinlevy 84, syöttöputki 86, konsentraattiputki 88 ja suodosputket 90, 92 ja 94.

Kokoonpanovaiheisiin kuuluu ensin ulkokuoren ja vuorauksen kokoaminen erikseen ja yksittäisten kimp-35 pujen sijoittaminen pohjan aukkoihin. Pohja on kannatin-levyn kannattelema, ja ne kumpikin pultataan yhteen. Kolme kutakin kimppua kootaan, ja segmentoitu pidätin- 6 81 025 levy asetetaan paikalleen.

Virtaustiehyeiden muunnokset voidaan toteuttaa kuvioissa l - 5 esitetyllä kokoonpanolla. Esimerkiksi syöttö voi tapahtua yhdestä päästä mieluummin kuin 5 molemmista päistä ja se voidaan toteuttaa pelkästään tulppaamalla syöttöputki toisesta päästä. Konsentraatin talteenotto voi olla järjestetty mieluummin vain yhdestä päästä kuin molemmista päistä, kuten on esitetty kuviossa 6, jossa konsentraattiputki on modifioitu, kuten on 10 esitetty viitenumerolla 34a, ja putket 96 ja 98 on esitetty yhdistettynä jäykkiin tankoihin 100 ja 102 modu-leissa 18 ja 19 ja putkeen 34a.

Molemmat edellä kuvatut suoritusesimerkit koskevat säteettäisesti sisäänpäin tapahtuvaa syöttöä 15 ja keskeisesti tapahtuvaa konsentraatin poistoa, jokaisen kimpun sisässä olevan konsentraattiputken ollessa varustettu rei'ityksellä. Tämä voidaan kääntää päinvastaiseksi radiaalisesti ulospäin tapahtuvan syötön aikaansaamiseksi. Yksiköiden sisällä putkissa on sama 20 paine sisä- ja ulkopinnoilla, ja tämän vuoksi putkistossa ei tarvita säteettäistä lujuutta.

Lisäksi virtaus voi haluttaessa olla kimpun akselin kanssa yhdensuuntainen, jos jokaisen kimpun ympärille on järjestetty rajoittava ulkokaulus ja syöttö 25 tapahtuu kunkin kimpun kupilla varustamattomasta päästä. Täten yksittäisten kimppujen ulkopintojen yli syntyy pitkittäisvirtaus, mikä synnyttää korkeita virtausnopeuksia kuitujen yli konsentraatiopolarisaatioilmiön vähentämiseksi.

30 Muotoilun kannalta katsoen monia materiaaleja voidaan vaihtaa ja osia muunnella. Ulkokuori voi olla pehmeätä terästä, muita metalleja, lujitemuovia yms. Joissakin tilanteissa inertti sisävuoraus voidaan poistaa. Lisäksi metallisen ulkokuoren sisäpinta voi olla 35 päällystetty epoksilla ja verhoilu voi olla poistettu. Tukilevy 28 voi myös olla esim. lujitemuovia.

Esitetyssä esimerkissä on ajateltu, että suo-

II

7 81025 dokset kootaan kuitukixnppujen kupeilla varustettujen päiden läheltä erikseen, kuten on selitetty edellä mainituissa US-patenttijulkaisuissa. Tätä voidaan kuitenkin muunnella, esim. massiivisen kiekon 20 rei'itykset 5 voidaan varustaa O-renkailla, joita pitää paikoillaan pidätinrenkaat tai urat, ja jotka muodostavat keräys-tilan. Sellainen rakenne johtaa edelleen yksinkertaiseen keräystilaan, kuten muovilevyyn varustettuna vahvistavalla kannattimella, - paineen vastaanottamiseksi-10 johon kaikki kolme kimppua on yhdistetty toisesta päästään. Tämän vuoksi suodoksen keräystila voidaan järjestää monin eri vaihtoehtoisin tavoin kimpun kuppien alueella, voidaan käyttää erilaisia vaihtoehtoisia leik-kausmuotoja ja kuppien muotoja, ja muovinen pidätinelin 15 voidaan muotoilla keräystilan aikaansaamiseksi.

Lisäesimerkki on esitetty kuviossa 7, jossa edellä kuvattujen rakenteiden kanssa samanlaisia osia on merkitty samoilla viitenumeroilla varustettuna heittomerkillä. Kuvion 7 esimerkissä mieluummin kuin käyt-20 täen pidätinelimiä, putki 104 on sovitettu kuoren 10' pituusakselille. Putki 104 on muotoiltu rakenneosaksi, ja sitä voidaan käyttää myös syöttöön tai poistoon. Kuvion 7 toteutusesimerkissä putken 104 sisällä on kuitenkin kolme putkea 106, 108 ja 110, joista putki 106 25 saa aikaan syötön ja putket 108 ja 110 vastaavasti huolehtivat suodoksen ja konsentraatin poistosta.

Keskeisen kuormaa kantavan putken 104 avulla saavutetaan monia etuja, esim. se, että lasikuitukuorta voidaan käyttää helpommin, koska kuoren ei ole tarpeen 30 kannattaa päätylevyjä, jotka ottavat vastaan paineen.

Keskeisen kannatusputken 104 käyttö mahdollistaa yksikön, jossa suodos tulee yksinkertaiseen keskeiseen suodoskeräyskammioon 112 keskeisesti sijaitsevista kupeilla varustetuista päätyalueista, joista 35 neljä on esitetty ja merkitty viitenumeroilla 114, 116, 118 ja 120.

Claims (6)

1. Erotusyksikkö, johon kuuluu joukko onttokui- tukalvoista koostuvia kimppuja (12, 14, 16), joista 5 jokainen on varustettu toisesta päästään kupilla (22, 24, 26) ja jotka on suljettu sylinterimäiseen läpäisemättömään painekuoreen (10, 11) siten, että siinä on ryhmä kimppuja, joiden akselit ovat yhdensuuntaiset mutta siirtyneinä etäisyyden päähän kuoren akseliin 10 nähden, nesteen syöttövälineet (32, 48, 50) paineisen syötön sisään johtamiseksi, välineet syötteen jakamiseksi tasaisesti kimppuihin, välineet (36, 38, 40) kuitu- kalvojen läpi kulkeneen suodoksen keräämiseksi ja poistamiseksi ja välineet (34, 74, 76, 78) konsentroituneen 15 ei-läpäisseen syötteen keräämiseksi ja poistamiseksi, tunnettu siitä, että yksikköön kuuluu päätyelin (20), joka on varustettu aukoilla (42, 44, 46) kimppujen kupeilla varustettuja päitä varten, ja tukilevy (28), joka on järjestetty käytön aikana ottamaan vastaan 20 kimppujen kupeilla varustettuihin päihin kohdistuvan sisäisen hydraulisen voiman.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen erotusyksikkö, tunnettu siitä, että jokainen kimppu (12, 14, 16) on kannateltu toisesta päästä.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen erotus- yksikkö, tunnettu siitä, että kaksi kimppuryhmää (12, 14, 16 ja 18, 19) ja niiden vastaavat päätyelimet (20, 80), tukilevyt (28, 82), syöttövälineet (32, 86), suodoksen keräysvälineet (36, 38, 40 ja 90, 92, 94) ja 30 konsentraatin keräysvälineet (34, 88) on sijoitettu sama-akselisesti toistensa suhteen vastaavien tukilevy-jen sijaitessa painekuoren (10, 11) vastakkaisissa päissä.

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen 35 erotusyksikkö, tunnettu siitä, että syöttövälineet (32, 86) on järjestetty ohjaamaan syöttövirtauksen kunkin kimpun sisällä sen akselin suuntaisesti. i> 9 81025

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen erotusyksikkö, tunnettu siitä, että konsentraat-tinesteen keräysvälineet jokaista kimppua varten käsittävät putken (68, 70, 72, 100, 102), joka sijaitsee 5 kimpun keskiakselilla.

6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen erotusyksikkö, tunnettu siitä, että syöttöväli-neet on järjestetty ohjaamaan syöttövirtauksen kunkin kimpun sisällä säteettäisesti sisäänpäin kohti sen 10 keskiakselia. 10 81 025