JPH03165819A - 互いに間隔をおいて重ねられた膜要素を有する混合物質を分離する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、膜要素によって混合物質を分離する装置に関
し、更に詳しくは膜要素が外側リングと内側リングを含
む支持フレームを介して互いに間隔をおいて重ねられ、
かつ浸透物を流出させるために孔を備え、装置がそれへ
の混合物質の供給部と、分離物（残留物）と浸透物のた
めの排出部とを備・え、外側リングと内側リングとの間
に形成された混合物質室内で、混合物質が膜要素の表面
上でほぼ面状に流れ、膜有効面積を不変にして、膜要素
重ね体の入口から出口までの混合物質室の流れ横断面積
が縮小または増大させられる装置に係わる。

〔従来の技術〕

この種の装置は公知である（西独国特許第３５０７９０
８号明細書参照）。この公知の装置は次のような前提で
開発された。すなわち、膜要素の分離能力を低下させる
、膜要素の液体分離層における被覆層の形或を、完全に
阻止できないときに、減少させるという前提で開発され
た。理論的な研究により、膜要素の液体分離表面での被
覆層の形或が、壁剪断応力に非常に左右されることが判
った（キュロツィック（Ｋｕｌｏｚｉｋ）著、逆浸透の
場合の水と溶解物質の浸透並びに被覆層除去に対する影
響（Ｅｉｎｆｌｕｅｓｓｅ　　ａｕｆ　　ｄｉｅ　　Ｐ
ｅｒｍｅａｔｉｏｎ　　ｖｏｎ　　Ｈａｓｓｅｒ　　ｕ
ｎｄ　　ｇｅｌｏｅｓｔｅｎ　　Ｓｔｏｆｆｅｎ　　ｓ
ｏｗｉｅ　　ａｕｆ　ｄｅｎＤｅｃｋｓｃｈｉｃｈｔａ
ｂｔｒａｇ　　ｂｅｉ　　ｄｅｒ　　Ｕｍｋｅｈｒｏｓ
ｍｏｓｅ　）デュッセルドルフ、νＤＩ出版、発達報告
書、■９８６年）。壁剪断応力が液体の流速の二乗で変
化するので、液状の混合物質を分離するための当該種類
の装置内でも、混合物質の供給部から排出部まで、装置
内の分離すべき液体の速度を一定にしなければならない
。冒頭に述べた公知の装置では、この要求は、混合物質
室　−　分離すべき混合物質がこの混合物質室を装置へ
の供給部から排出部まで通過する　ー　を次のように種
々形或することによって満たされた。すなわち、供給部
から排出部までの混合物質室の流れ横断面積を小さくし
、装置内での混合物質の流速が上記の要求に従って一定
に保たれるように、種々形成ずることによって満たされ
た。すなわち、換言すると、混合物質の流路の横断面積
は、処理される混合物質の量が浸透取水によって減少す
る割合で縮小させられる。

公知の装置の場合、流れ横断面積のこの縮小は、膜要素
を支持する支持フレームの外側リングと内側リングの厚
さを変えて、混合物質室の内法幅を変えることによって
達威される。

この公知の装置は、厚さの異なる外側リングと内側リン
グを多数用意しなければならないので、製作が非常に面
倒でコストがかかる。そして、メーカーの在庫管理に比
較的にコストがかかる。その結果、この装置は製作およ
び準備のコストが比較的に高い。

その理由は実質的に次の点にある。すなわち、支持フレ
ームの外側リングと内側リングが射出威形技術で作られ
、厚さの異なる外側リングと内側リングのためにそれぞ
れ、特別な射出戒形型を１個ずつ作らなければならない
という点にある。この種の射出威形型の製作コストは約
３万マルクに達する。従って、このよろな公知の装置を
製作できるようにするためには、射出威形型の製作コス
トに、６分の１以上の金額を準備しなければならない。

他の重要な問題は、当該の装置を形成するために従来必
要であった、異なる厚さの多数の外側リングと内側リン
グの本来の製作と貯蔵である。

公知の装置の場合には更に、非常に注意深く組み立てる
必要があるので、この種の装置は専門的技能を持った人
でしか組み立てることができなかった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の課題は、分離能力が公知の装置と同じかまたは
公知の装置よりも大きくて構造が簡単であり、かつ非常
に低コストで準備可能であり、在庫管理を減らし、それ
によっても同様に低コストで準備可能である、冒頭に述
べた種類の装置を提５ 供することである。この場合、装置の個々の部品の組み
立てを公知の装置と比べて容易にし、それによって専門
的な教育を受けていない人でも組み立てできるようにす
べきである。

〔課題を解決するための手段〕

この課題は本発明に従って、膜要素重ね体のすべての外
側リングと内側リングが同じ寸法を有し、混合物質室内
の異なる流れ横断面積が少なくとも膜要素の厚さを変え
ることにより調節可能であることによって解決される。

〔発明の効果〕

本発明の効果は実質的に、個々の膜要素が外側リングや
内側リングと比べて、装置の原価全体で低コストである
ので、多くの装置コストをかけずに個々の膜要素を異な
る厚さに形或することができ、従ってこの手段だけによ
って装置の膜要素重ね体の二つの膜要素の間に形成され
た混合物質室の流れ横断面積を容易に変えることができ
る、すなわち膜要素の厚さに依存して調節することがで
きる点にある。

６ 〔実施態様とその効果〕 装置の好ましい実施態様によれば、膜要素がクッション
膜として形成され、外側の二つの平面状選択膜の間に、
厚さを変えることができる平面状インサートが設けられ
ている。膜要素のこの実施形の場合には、膜クッション
の平面状膜の寸法は常に同じであり一方、流れ横断面積
の所望の縮小に依存して、膜の間のインサートが変えら
れる。

この場合、これは膜クッションの製作の途中で困難や付
加的なコスト無しに行うことが可能である。

本発明による装置は、クッション膜として形成された膜
要素によって冒頭に述べたように機能するが、″膜要素
゜゛の概念は原理的には平面状の支持ディスク上に載る
１枚の平面状の選択膜も含む。

膜要素のこの実施形の場合の混合物質室の流れ横断面積
の変更は、必要に応じて平面状支持ディスクの厚さを変
えることができることによって、簡単に達威される。こ
の場合、平面状の支持ディスクは付加的にあるいは前記
の平面状インサートの代わりに、クッション膜として形
成された膜要素に使用することができ、異なる流れ横断
面積を生じるために本発明に従って厚さを変えることが
できるように形或可能である。

更に、膜要素に対してほぼ平行にかつほぼ平面状に形成
された乱流発生板を、一つまたは複数の混合物質室内に
設けると有利である。この乱流発生板は異なる流れ横断
面積を生じるために異なる厚さを有していてもよく、ま
た混合物質室内の流れ横断面積を縮小する必要があると
きには、この縮小のために乱流発生板を設けてもよい。

一方、装置の他の個所の他の混合物質室内で流れ横断面
積を縮小する必要がないときには、乱流発生板を省略す
ることができる。

所定の用途の場合、特に例えば浸透物の出口抵抗を小さ
くするために、膜の孔からなる浸透物出口横断面積を大
きくするときには、二つの内部装置の間の範囲において
、浸透物を通過させるための多数の半径方向孔を有する
排水リングを、クッション膜を画威する膜の間に収納す
ると有利である。排水リングにより、厚さの異なる膜要
素またはクッション膜の組み込みが容易になる。なぜな
ら、それによって、内側リング範囲の間の膜の範囲が所
定の軸方向厚さを有するからである。

特に浸透物出口横断面積を、浸透物を排出する孔まで拡
大するために、浸透物の通過ように前記の半径方向孔が
設けられる。拡大した浸透物出口横断面積は、次のよう
なときに有利である。すなわち、ガス分離や過蒸発の場
合のように、浸透系が負圧で運転され、それによって浸
透物の容積が増大し、大きな区間を必要とするときに有
利である。

排水リングは特に、ほぼ同じ形に形成された二つのリン
グ部分によって形成され、このリング部分はクリップ装
置によって互いに連結可能であり、それによって低コス
トで製作可能である。なぜなら、リング部分を製作する
ために一つの射出威形型しか必要とせず、組み立てが非
常に容易になるからである。組み立ては次のような理由
から容易である。すなわち、完威したリングを形成する
ために、リング部分を軸方向に差し込むだけでよく、９ しかも場合によっては膜を載せているかクッション膜の
両膜に収納されている支持ディスクの内部孔の縁範囲を
収納して差し込むだけでよいので、組み立てが容易であ
る。

〔実施例〕

概略的な図を参照して本発明を実施例に基づき詳細に説
明する。

装置１０は外側リング１１０と内側リング１１１とによ
って形成された支持フレーム１１を備えている。この場
合、膜要素１２はそれぞれ２個の外側リング１１０と２
個の外側リング１１１との間に挿入されている。２個の
膜要素１２の間にはそれぞれ、一つの混合物質室１４が
形成されている。支持フレーム１１を形成する外側リン
グ１１０と内側リング１１１は、すべて互いに同じ構造
である。すなわち、外側リング１１０はそれ用の一つの
射出戒形型で作られ、内側リング１１１はそれ用の一つ
の射出威形型で作られている。

予め定められた多数の膜要素１２はそれに所属する外側
リング１１０および内側リング１１１と１０ 共に、例えば第１図に示すような膜重ね体ｌ６を形成し
ている。この場合、第１図の図示は単なる例示的なもの
と見なすべきである。装置１０のその他の部分は、基本
的には、西独国特許第３５０７９０８号明細書に記載さ
れているような構造となっている。特にこれは、装置１
０内での液状またはガス状の分離すべき混合物質の流れ
、残留物の流れおよび浸透物の流れに関する。従って、
上記の西独国特許明細書を参照されたし。しかし、分離
すべき液状の混合物質は個々の混合物質室１４を装置１
０の供給部から排出部まで蛇行形に流れ、その際膜要素
表面１５を実質的に平行におよび面状に擦過する。いわ
ゆるクッション（クッション膜）の形をした例示の膜要
素の膜１２１，１２２を通過する浸透物は、２個の内側
リング１１１の間の範囲に達し、孔１３からクッション
膜を出て、そこから装置１０を出る浸透物流出部へ案内
される。

膜要素１２は内側リング１１１の範囲において、公知の
ようにシール１９によってシールされている。内側リン
グは略示するために、装置軸線２０に関して半分だけし
か示していない。シールｌ９は例えば○−リングである
。

既述のように、図示の膜要素１２はいわゆるクッション
膜の形に形成されている。すなわち、浸透物が２個の外
側の膜１２１，１２２の間を通って孔１３の方へ流出す
る。この外側の膜は外側リング１１０の方へ向いたその
外縁範囲が溶接等によって互いに密封連結されている。

膜１２１，１２２の間には、インサート１２３が設けら
れている。このインサートは混合物質室内の異なる流れ
横断面積を達或するために、その厚さを変えることが可
能である。従って、膜要素１２の全体の厚さを調節する
ことができる。というのは、膜要素１２の厚さを変える
ことよって、２枚の膜要素の間の混合物質室１４がその
流れ横断面積を調節可能であるからである。

インサート１２２に加えてあるいはインサートの代わり
に、膜１２１，１２２の間に支持ディスクｌ７を収納す
ることができる。この支持ディスクの厚さも同様に、膜
要素の厚さを調節するために変える、ことが可能である
。

更に、２枚の膜要素１２の間においてそこに形成された
流れ室１４内に、乱流発生板１８を設けることができる
。この板は基本的には、膜要素表面１５の被覆層の形を
した、液状混合物質に含まれる材料の不所望な堆積を阻
止し、同時に膜要素表面１５上への液状混合物質の良好
な分配を行う。

乱流発生板１８も同様に、混合物質室１４内の流れ横断
面積を調節する働きをする。この板は、厚さを変えるこ
とができる場合、混合物質室１４内の流れ横断面積の変
更を可能にする。従って、流れ横断面積を変える手段は
、膜要素１２内のインサートの厚さの変化および膜要素
１２内の支持ディスク１７の厚さの変化と共に、装置１
０の混合物質室１４内の流れ横断面積調節の多重の可能
性を提供する。

第２図には、排水リング１１２のリング部分が示してあ
る。この場合、組み立てられた排水リングは第１図に示
すように、ほぼ同じ２個のリング１３ 部分からなっている。このリング部分はクリップ装置１
１４によって互いにクリップ止め可能である。排水リン
グ１１２は、異なる厚さの膜要素１２の簡単な組み立て
が重要である所定の形状の装置１０の場合に、それぞれ
２個の内側リング１１１の間の範囲に設けられている。

この場合、排水リング１１２の直径は内側リング１１１
の直径よりも少なくとも少しだけ大きい。浸透物の通過
のために、排水リング１１２は多数の半径方向開口１１
３を備えている。排水リング１１２はほぼ同じように形
成された二つのリング部分からなっている。このリング
部分はクリ・ンプ装置１１４によって互いに容易に連結
可能である。排水リング１１２の二つのリング部分の間
の外周部には、例えば支持ディスク１７の内側孔の範囲
が収納されている。第２図の一点鎖線を参照されたし。

第１図に示した外側リング１１０と内側リング１１１は
、別個の部品として示してある。しかし、外側リング１
１０およびまたは内側リング１１２を、例えば薄い板を
介して一体に形或することが−１４ できる。この板は膜要素とほぼ平行に配置される。

これは、図示していない。これにより、装置の製作コス
トが外側リング１１０と内側リング１１１の個別的な構
造と比べて低下する。なぜなら、このような形状には射
出威形型を１個しか必要としないからである。

前述のすべての手段は、混合物質室１４内の流れ横断面
積を変えるための、冒頭に述べた種類の手段と比べて、
装置コストと金銭的コストが大幅に低下するという利点
がある。なぜなら、前述のすべての、装置１０の部品が
大量生産品として比較的に簡単・に製作および準備する
ことができ、その結果在庫管理が比較的に簡単かつ低コ
ストとなるからである。

本発明による混合物質を分離する装置の実施態様は、以
下の通りである。

１．膜要素１２がクッション膜として形成され、このク
ッション膜が外側の二つの平面状膜１２１，１２２の間
に、厚さを変えることができる平面状インサート１２３
を備えていることを特徴とする、請求項１記載の装置。

２．膜要素１２が厚さを変えることができる平面状支持
ディスク１７上に載っていることを特徴とする、請求項
１または実施態様項１記載の装置。

３．厚さを変えることができる平面状支持ディスク１７
がクッション膜の外側の平面状の両膜１２１，１２２の
間に設けられていることを特徴とする、実施態様項１ま
たは実施態様項２記載の装置。

４．膜要素１２に対してほぼ平行にかつほぼ平面状に形
成された乱流発生板１８が、混合物質室１４内に形成さ
れていることを特徴とする、請求項１と実施態様項１〜
３のいずれか一つに記載の装置。

５．浸透物を通過させるための多数の半径方向孔１１３
を有する排水リング１１２が、それぞれ２個の内側リン
グ１１１の間の範囲において膜１２１，１２２の間に収
納されていることを特徴とする、実施態様孔１〜４のい
ずれか一つに記載の装置。

６．排水リング１２２がほぼ同じ形に形成された二つの
リング部分からなり、このリング部分がクリップ装置１
１４によって互いに連結可能であることを特徴とする、
実施態様項５記載の装置。

【図面の簡単な説明】

第１図はディスク状に形成された膜要素と、この膜要素
、乱流発生板およびシール要素を収容する外側リングお
よび内側リング半分の断面図、第２図は二つの部分から
なる排水リングの平面図である。 １０・・・装置、　　１１・・・支持フレーム、１１０
・・・外側リング、　　１１１・・・内側リング、　　
１１２・・・排水リング、　　１１３・・・開口、　　
１１４・・・クリップ装置、　　１２・・・膜要素、　
１２０・・・膜要素厚さ、　１２１，１２２・・・膜、
　　１２３・・・インサート、１３・・・孔、　　１４
・・・混合物質室、　１５・・・膜要素表面、　　ｌ６
・・・膜要素重ね体、１１７ ７ ・支持ディスク、 １　８　・ ・乱流発生板、 １　９　・ ・シール、 ２０　・ ・軸線 −１８−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、膜要素によって混合物質を分離する装置にして、膜
   要素が外側リングと内側リングを含む支持フレームを介
   して互いに間隔をおいて重ねられ、かつ浸透物を流出さ
   せるために孔を備え、 装置がそれへの混合物質の供給部と、分離物と浸透物の
   ための排出部とを備え、 外側リングと内側リングとの間に形成された混合物質室
   内で、混合物質が膜要素の表面上でほぼ面状に流れ、 膜有効面積を不変にして、膜要素重ね体の入口から出口
   までの混合物質室の流れ横断面積が縮小または増大させ
   られる装置において、 膜要素重ね体（１６）のすべての外側リング（１１０）
   と内側リング（１１１）が同じ寸法を有し、混合物質室
   （１４）内の異なる流れ横断面積が少なくとも膜要素（
   １２）の厚さ（１２０）を変えることにより調節可能で
   あることを特徴とする装置。