JPS58114707A - 偏平膜式分離装置 - 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】 本発明は、純粋な溶液又はコロイド状の溶液から溶解さ
れた物質及び部分的にＳ屑された物質の分離のために限
外ろ過のよ５な膜過程が実施されることのできる偏平膜
形分離装置に関するものである。

既に、色々な種類の偏平膜形分離装置が、公知となって
いる。これらの装置においては　種々の手段によって、
その都度、流体の流れが膜の表面において生成され、こ
の流れが過程を阻害する膜の上の被覆層はできる限り防
止し、また、膜の近くにおける濃度の過剰の上昇を広範
に制限しなければならない。

多数の公知の偏平膜形分離装置においては、減極流体が
異なって成彩された挾いすきまを通して押圧される。こ
れによって、また、流れの一つの膜を被覆された板から
他の膜を被覆された板＊ｆｆ″″′に向５２９１大き７
１”損失０　　　・、じ、また、大きな速度差、小さな
固体物質負担性、高い精度の要求、被覆の困曙性などの
欠点がある。

しかしながら、すきまによる減極の欠点を回避するため
の他の解決も公知となっている。一つのこのような解決
は、膜を被覆された本質的に回転する円板によって、減
極される流体の滑りを生成することにある。他の解決は
、このように生成された滑りを、交互に回転する円板と
、固定された円板とによって、拡大するという目的を有
している。この解決によって生ずる循環ポンプがないと
いう利点には、しかしながら、大きな円板間隔、円板の
縁から円板の中心までの相対速度の著しい減少、減極に
不都合な無端の流れの長さ並びに回転する、円＠群の機
械的な問題のような欠点が対立する（ドイツ公１１ｊ％
許第−−！９ダｘｉ号参１１）。

一つの他の同様の解決は、一つの容器の中にフィルター
プレスの実態に従って層成された円板群を含んでいる完
全な分−装置の回転を実現している。この場合、回転す
る円板を有している解決に比べて、分離に有効な利点が
生ずるが、しかしながら、このために、複雑な実施形態
が、循環ポンプの除★によってはつり合わされないこと
があり得る（ドイツ公開特許第−ｔ／ダデコ参号公報参
照）。

他の解決の努力は、実施された一富の試験細胞から導か
れ、この場合、かくはん器、振動機及び接線状に配置さ
れたノズルが、ねじれ流れの生成のために使用されてい
る。しかしながら、ねじれ減極を除いては、この要素は
、工業的に実現可能な膜弐分層装置に対しては、まだ、
公知の解決には導いていない。

限外ろ過装置は、本質的にねじれ細胞から多数の重なっ
て配置された富を有している分離装置に組合わされた最
初の解決である。プレス状に組立てられた富が、圧力容
器の中に取付けられ、この容器が、圧縮空気及び（又は
）循環ポンプによって、分離されるべき流体を供給され
、これによって、板評を含んでいるねじれリングのノズ
ル状の流入導溝が、何らの別個の引込み継手を必要とし
ないようにする。

このねじれＩＩｍの解決の場合においては、ねじれ流れ
がノズルによって生成することが引継がれているという
欠点がある。この場合、ノズルの近くには、著しい応力
が生じ、この応力が分離に能動的な膜の層の破壊を生じ
させ、従って、連続運転の際に、この層の早期の欠損を
生じさせる。他の欠点は、ねじれ減極が、他の原理に比
べて、その完全に決定された条件が満足された時にだけ
、著しい利点を示すことにある。

このことは、ｌ寵ごとに、ｌ儒又は多数のノズルを有す
ることによって、単に、限定されて実施可能であるだけ
である。

ノズルの助けによ０栢じれ流れの生成の際には、ノズル
の穴及びねじれ室の不都合な横断面砿の比が生じ、これ
によって、各ノズルの中に、その都度、速度がねじれ富
の外縁における周成分として適応しているよりも、著し
くより大きな速度を生成すべきであるように°する。こ
れによって、大きな摩擦損失及び他のいうに足りるエネ
ルギー消費が、ノズルの近くの中における流れの合流の
箇所において速度差が無くされることによって生ずる。

周成分の一つの他の着しい減少が、ねじれ流れがねじれ
室の外縁におけるＩ！線状の横断面積の拡大と同一視さ
れる子牛成分を条件とするようにして生じ、これによっ
て、ねじれ流れが、ノズルからの距−の増加と共に減少
するようにし、これによって、ねじれ流れの縁の条件が
悪化される。この欠点は、要約すると、／ｇ当たりに多
数のノズルを配置するという本発明による提案によって
も除★されない。なぜならば、それによって、外肩縁に
おける速度差は減少されることができるが、しかしなが
ら、同じ横断面積においては、循環量が同シ比率で拡大
され又は対応してノズル直径カ減少された場合には、ね
じれ室の横断面積に対する比率が依然としてより不利と
なり、また、分離装置の固体匍質の負荷能力が減少され
るからである。

本発明の目的は、上述の欠点を除去し、分離能力とエネ
ルギー消費との好適な関係並びに向上された囲体物質負
荷能力が達成されるように偏平膜成分Ｓ装置を改良する
ことにある。

本発明の課題は、高い分■効釆が、広く変動可能ではあ
るが、しかしながら、局部的にほとんどつり合わされた
ねじれ流れによって達成可能であり、これによって、損
失の大きなエネルギービーク及び減極不足の平面分並び
に膜の局部的な過剰負荷を無くすように偏平模式分離装
置を発展させることにある。

ねじれ流れの生成のための手段は、使用されるノズルに
対して、エネルギー消費の一層の減少並びに固体物質の
負荷に対するより大きな非鋭敏性を達成すべきであるよ
うに変えるべきであ漬。この場合、完全につり合わされ
た縁の流れが生成されるべきであるだけでは愈＜１分離
装置の層成によって及び求心力の作用並びに流体摩擦が
近似の速度電歇及び既にわずかな循環分量の場合に全体
表面の上に十分な乱流が保証されるように考慮され、こ
の場合、エネルギーＳ要の一層の低下が、Ｃｕｒ瓢一定
　を有するねじれ流れに比べて現われる放射方向の圧力
相違が、著しく減少されるように生ずる。

本発明によると、その課題は、容器及び円板の東が、本
発明によって、次ぎのように、すなわち、形状及び駆動
機構を興なって実施可能なかくはん器が、容器と円板の
東との間にそう人可能と゛され、このかくはん器が、ね
じれ流れに必要な開速度を、すべての円板のすきまによ
って形成される減極室に対して共通に生成し、それに対
して、同様に、実際のねじれ流れに対して必゛要な子牛
成分が、それ自体公知の様式で、容置の外部に配置され
た循環ポンプの助けによって実現されるようにして、解
決される。

本発明の他の形１においては、容器の中に配置されたか
くはん器を目的にかなうように形成された供給羽根車と
組合わすこと、又は、かくはん器をこのような供給羽根
車と、これによって、供輪流れの周速度並びに子午成分
が直接的にねじれの生成のために利用され、更に、４Ｉ
別な循環ポンプの配置が過剰と愈るよ５に置き換えるよ
うにすることが考慮される。他の組合わせの変形は、よ
り少ない循環量に対して、供給羽根車を、円板の東又は
容器に取付けられたイ／ゼクタ円板と交換することを考
慮して＃す、この場合、かくはん器のそはにおいて生ず
る局部的な負圧が、減極流体の供給のために十分に利用
される。

容器の中には、多数のそれ自体公知の膜を被覆された円
形リング状の円板が、各ｌ対の円板の間に、好適には、
Ｊ儒の装入された間隔リングが間隔リングの高さによっ
て決められるすきまが生ずるように配置され、この場合
、間層リングの位置は、対応して、好適には、円板の内
径の近くに設けられた穴と解装する。それ故、円板の間
には、その都度、外径及び内径において霧放している減
価すきまが生ずる。本発明による実施形龜の一つの他の
特長は、好適には、長手方向に溝を付けられ又は偏平部
分を層成された引張りビンがフィルタ円板と、閏−リン
ダとの穴を貫いて通され、これらのビンによって、フィ
ルタ円板及び間隔リングが一諸に締付けられ、容器の正
面側に７ランジ止めされ、更に、フィルタ円板の多孔性
部分の中に集められた透過性体は、容器から外部に導か
れ、この場合、間隔リングは円板の穴の中にそう人され
たより大きな直径の板の上に押圧され、これらの板が締
付は圧力によって減少された多孔性の円″ＩＩ＆被覆の
貫流横断面積が、−直な穴又は同じ目的の形態によって
つり合わされることにある。

分離されるべき原廖液は、過圧の下に偏平展履分履装置
の容器の中に導かれ、これによって、流体の流れに対す
る駆動力が膜によって生ずる。

この場合に、熔解された物質は膜によって留められ、一
方、透過性体と名付けらる１ＩＩＩＩ＆は、膜とフィル
タ円板との間に鳳められた有孔性材料の甲に流れ、そこ
からフィルタ円板に対して平行にフィルタ円板の中に入
れられた、間隔リン／４Ｆ）′Ｉ／）ｇａｌｅ″＊ｃ＊
ｂ−ｃｉｓｍｔａｃｙｉｓｍ：ｘ　　　、。

れた板の方向に流れ、これによって、溶媒が、　　　□
その都度、板の対によって形成された空所の中に集めら
れ、そこから、着付はビンの溝又は偏平部分の中を容器
の正面の壁まで導かれるようにするが、容器の正面の層
には、円板の車が締付はビンの助けによってフランジ止
めされている。好適には、締付はビンの溝又は偏平部分
は、追加の正面の７ツンジによって流入可能に１つ漏れ
止めして被覆可能ｔｋｌｌ状−の中に流れ込み、これに
よって、透過性体が環状溝に連結されている流出支管を
介して容器から導き出されることが可能であるようにす
る。

しかしながら、このような分離過程は、着しく過程を阻
害する膜の表面に＃ける載置されている分■された櫂が
有効に減少される時にだけ。

有効に維持されることができる０本発明によると、かく
はん器と供給羽根車との題合わせの無い一つの変形にお
いては、原姉液が循環ポンプの助けによって、好適には
、接線状の流入水を介して偏平膜弐分離柵の容器の中に
供給され、そこにおいて配置されたかくはん機構によっ
て肩綴方向に加速され、これによって、容器の―と円板
の束との間の環状空間の中に、かくはん器の回転数に対
応して局部的につり合わされた開速度が生成するように
する。この速度成分は、供翰流れから生ずる子牛成分に
よって重畳され、これによって、潜液が同時に円形状の
フィルタ円板の周縁から放射方向内方に、フィルタ円板
によって形成された減極すきまを通して押圧されるよう
にする。この場合、放射方向運動が接線状の加速力を生
成し、この加速力によって、反対に向けられた摩擦力に
対する均等物が、次ぎりようにして、すなわち、かくは
ん器の助けによって環状空間の中において達成された周
速度の大きさが、全部の円板表面の上に、流体が、円板
の穴によって形成された内部導溝の中に到達し、そこか
ら、容器の流出支管を介して循環ポンプにもどるように
押圧されるまで維持され。

たままであるようにして生成される。

同じ減極の実現が、他の本発明の変形によってもはば達
成されることができるが、しかしながら、か（はん器と
輸送羽根車又は好適には円板状に形成されたインゼクタ
との組合わせの際に、一層のエネルギーの利点が外部の
ｔＩＩＩＲＩＮ素の＃責によって並びに既に流体の供給
の際に生成する周成分の直接的な利用から生ずる。対応
して、この変形においては、流体が円板の穴によって形
成された内部導溝から外方へでは無く。

直接的に再び供給宥横車又はインゼクタの流入開口に供
給され、これによって、減極循環が特別に必要とされる
ＩＩｉ環ポンプ無しに偏平展式分ｓＩｌの内部において
実寓され、この場合、他の変形におけ葛ように、必要な
分離圧力は、それ自体公知の様式で圧４Ｉ空気によって
調整される。

以下、本発明をその実施例を示す添附１ｌＩｒＩａの＄
Ｉ／−、−参図に基づいてＩ！明する。

１１１図は、偏平膜形分離−を示すが、この分離器にお
いては、フィルタ円板ｌが、Ｊ置の長手方向に溝を設け
られた引張り着透過性ポルトコの助けによって一諸に締
付けられており、また、分離器には容！１３の下方の正
面側が７ランジ止めされており、この場合、そう人され
た３個の間隔りングダが、各フィルタ円板ｌの対の間に
、間隔リング亭の高さに対応して決定された、フィルタ
円板ｌの外径及び内径においてそれぞれ開放しているす
きまｊ　ｔ　Ａがある。っこの場合、フィルタ円板ｌは
、それ自体公知の様式で有孔性材料フ及びその上に横た
わっている牛遥遥性の膜ｌ又は他のフィルタ材料によっ
て被覆され、また、縁には、適当な手段によってフィル
タ円板ｌに漏れ止めされて連結されている。

これによって、この偏平膜弐分層器の中には、−儒の相
互に分離されている流体室が生じ、この場合、透過性室
が正面７ランジヂの環状溝並びに流出支管１０に連結さ
れており、また、濃縮物璽は、好適には、接線状の流入
穴／／及び流出支管ｌコを介して図示されていない循環
ポンプに連結されている。

１１１図に示す実施例において示されたかくはん機構の
変形は、容Ｉｉ３の底部の７ランジの中に回収自在に軸
承された、流体圧に対して漏れ止めされたフィンガかく
はん―／Ｊ並びに図示されていないそれ自体公知の個々
の、又は、脚状の駆動装置から成立っている。しかしな
がら、事情によっては、磁気かくはん器としての形ｌも
有利であることがある。

より小さな偏平膜成分ＳＳの場合には、既に、単に接線
状に流入する濃縮物によって駆動可能なかくはん器もま
た利点を与えることができ、この場合、しかしながら、
このかくはん器は、この場合においては、単に、フィル
タ円１［／の周縁における速度差をつり合わすだけであ
る。

循環ポンプによって流入穴／／を介して容−Ｊの中に流
入する濃縮物は、周縁方向においてかくはん器／Ｊによ
って加速され及び（又は）速度傭をつり合わされ、この
場合、循環速度の大きさと、輸送量との間の適当な選択
が、このように生成された周成分を、フィルタ円板ｌに
よって境界されているすきま空間の番点の中において一
定に保持する。

嬉−図は５本発明による実施例によって生成可能な速度
線図を示すものであり、この速度線図は、膜表面の上に
おいて既に比較的に小ぎな速度差Ｃ！ｎ　　によって達
成されることができる。

この実施例は、更に、角度ａの下に置かれているかくは
ん器羽根７４１の横断面を示しており、これによって、
かくはん器の運動と濃縮物の運動との間に滑りが生じ、
これが駆動装置の援助無しにかくはん器の駆動を可能と
し、その上、なお放射方向の輸送圧力を生じさせるよう
にすることを示している。他の利点は、長手軸内を回転
可能にかくはんＩＩ／ＪＣＩｉ着された設定角度ａのか
くはん器羽根／４１によって、かくはん器１３０回転歎
を変えること無しに要求に容易に適合されることのでき
ることにある。更に、より大きな偏平膜式分離器におい
ては、空間的に滝−されて実施されたかくはん器羽根ｌ
ダによって、員なった設定角度ａが、かくはん器羽根７
４ｇの長さの上において達成することができ、これによ
って、排出されるべき濃縮物によって異なっているフィ
ルタ円板ｌの外径と内径との闘における羞１ｉＥ）Ｉｌ
！昏会わされる。

第３図は、偏平隔膜分離装置のフィルタ円板の東の部分
縦断面図を示すものであるが、これによって、透過物の
フィルタ円板ｌと、膜Ｉとの間に鳳められた有孔性材料
りからの排出を詳細に説明する。間隔りングダの領域に
おいて引張りビンコの締付は圧力によって減少された有
孔材料りの貫流横断面積を、フィルタ円ＩＩ／の中に両
側においてそう人された、締付は領域の外部において穴
をあけられた板／ｊが馴庫しており、この場合、六を通
って流出する透過物は板ｌＳを介して閉塞された空所１
４の中に到達し、そこから、透過物は、引張りポルトコ
の長溝の中を正面７ランジ゛デの環状溝まで流れ資る。

第参図は、偏平膜成分■装置の縦断１図を示すが、この
装置においては、９１図に示す実施例と相違し、放射方
向のＷＩＩ車ｌりと、減極のために使用される濃縮物が
、単に、依然として偏平腹式分離装置の内部だけを循環
するように組合わされている。輸送１１ＩＩ車ｌりは、
この場合、直接的にねじれ流れのために必要な周成分Ｃ
ｕ　並びに同時に必要な子午速度Ｃｌｌ１　　を生成し
、一方、輸送羽根車／？に連結されているかくはんＩＩ
ｍ［／＃が、この場合には、このようにして生成された
周速度をフィルタ円板の東の全高さの上に維持する。こ
の場合、第一図に対応して実施された、ある一定の角度
ａに設定されたか°くはん器羽根／ダの周速度、従って
、輸送羽根車１７の周速度が、ねじれ流れの１１１１成
分Ｃｕよりもより大きく設定されることができると有利
である。大きな偏平腹式分離装置の場合には、そのため
に、なお空間的に湾曲されたかくはんＩＩＷＩｌ！が目
的にかなっており、一方、単にわすかなフィルタ円板個
数を有しているだけの分離装置の場合には、これらの羽
根を全く省略することができ、これによって、輸送及び
ねじれの生成のために、単に、輸送羽根車／りが必要と
されるだけであるようにすることもできる。減極流体０
冷即″′めゝ・好１′″°１・容“”冷　　　・ｉ却ジ
ャケットを備えるべきであるが、しかじながら、第１図
に示す流出支管ｌＪ及び追加して、好適には、向き合っ
ている正Ｗ１ｍの中に入れられた流入支管によって、並
列の冷却装置がその中に連結される循環も実現される。

【図面の簡単な説明】

嬉１図は、かくはん器を有している偏平腹式分離装置の
縦断ｌ１ｇ、第１図は、かくはん−を有している偏平腹
式分離装置の横ｌ！ｒ面図、第３図は偏平隔膜分離装置
のフィルタ円板の東の部分縦ｗｉｔｓ図、第参図は、か
くはん器が放射方向の輸送羽根車と組合わされている偏
平隔膜分離装置の縦断面図である。 ｌ・・フィルタ円板；コ・・引張りビン；Ｊ・・容器；
ダ・・間■リンダ；Ｓ、４・［相］減極すきま；り・・
有孔性材料；ｌＪ・・かくはん器；　／４４・・かくは
ん１［；／ｊ・・特別な［：１４・・空所；ｌり・・輸
送ＷＩＩ車。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ　膜を被覆された多数の円形状のフィルタ円板が一定
   の距離の維持の下に重なって配置されている容器から成
   立っている純粋の溶液又はコロイド状に熔解された、又
   は、部分的に層温された物質の分離のための偏平腹式２
   会離装置において、フィルタ円板の藺にそれぞれ外径及
   び内径において開放している減極すきま（ｊｓ＆）があ
   り、これらのすきま（！＊＆）は、間隔リング（ダ）及
   び引張りビン（Ａによって一定されており、また、減極
   のために必要な減極流体の周成分が、すべての減極すき
   まｔｊ＋　ｔ）に対して共通に、好適には、客！ｌ　（
   Ｊ）の麿とフィルタ円板の東との間に配置されたかくは
   んｍｌ　（／Ｊ）の助けによって生成され、又は、つり
   合わされるようにしたことを特徴とする分離装置。 １　容ａｔ（Ｊ）の壁とフィルタ円板の東との間、又は
   、フィルタ円板の間に配置されたかくはん１１（／ｊ）
   が、かくはん羽根（ｌダ〕を設けられており、これらの
   かくはん！根は、容ｉｔ　（Ｊ）の壁とフィルタ円板の
   束との間において容器（３）の一方又は両方の正面側の
   方向に延びており、また“、これらのかくはん羽根（ｌ
   りは、放射方向並びに軸方向の流体の輸送のために、流
   入方向に対して異なった角度の下に設定されている特許
   請求の範Ｈｅ１ｌＩ項記載の分離装置。 ３　ねじれの生成のためにそう人されているかくはん器
   ＜３）が、施賑ＩＩｋ墓麹飢＼寛奪１１皺−放射方向の
   輸送羽根車（／７）、又は、軸方向の輸送羽根車と、イ
   ンセクタ又は同様のもののような流体輸送装置と組合わ
   され、又は、しかしながら、輸送羽根車と次ぎのように
   、すなわち、それによって、ねじれ減極のために必要な
   周速度並びに同様に必要な子午成分が偏平腹式分離装置
   の内部において生成されるように置換えられている特許
   請求の範ＮｆＨ／又は−項記載の分離装置。 傷　透過物を導くために必要な横断面積の引張りビン（
   コ）による減少が、加工された長手方向の溝又は１個又
   はそれ以上の長手方向における偏平部分によって、遠心
   力の介入無しに達成され、また、引張り圧力によって間
   隔リング（４Ｉ）の載置箇所において生ずる有孔性材料
   （り）の中における横断面積の減少の回避のために、そ
   の都度、−個の特別な板（／Ｓ）がフィルタ円板ＩＩ）
   の中に差し込まれ、これらのフィルタ円板（１）は、間
   隔リング（４Ｉ）の少なくとも外部に、好適には、■直
   な穴を介して流体透過性に形成されていると共にフィル
   タ円板（１）の中に次ぎのように入れられ且つ（又は）
   内部の板の正面側に次ぎのように形成されている、すな
   わち、有孔性材料（り）及び引張りビン（，２）の長手
   方向の溝又は偏平部分に連結された空所（１４）が生ず
   るように入れられ又は形成されている特許請求の範囲第
   ｌ、コ又は３項記戦の分離装置。