NL192823C

NL192823C - Inrichting voor de micro- en ultrafiltratie van een vloeistof.

Info

Publication number: NL192823C
Application number: NL9101903A
Authority: NL
Inventors: Gerhard Strohm; Wilfried Kaul; Georg Schnieder
Original assignee: Seitz Filter Werke
Priority date: 1990-11-20
Filing date: 1991-11-15
Publication date: 1998-03-04
Also published as: NL9101903A; NL192823B; US5149430A

Description

1 192823

Inrichting voor de micro- en ultrafiltratie van een vloeistof

De uitvinding betreft een inrichting voor de micro- en ultrafiltratie van een vloeistof, met ten minste één stroomverdelerkop voor inwendige of uitwendige aanstroming die aan een kopse zijde een opneemopening 5 bezit, en met een met een uiteinde in de opneemopening gemonteerde membraanfiltermodule die is voorzien van een filterhuis, waarin buis-, capillaire of holle vezelmembranen in de vorm van een bundel zijn opgenomen en waarbij aan een kopse zijde van het filterhuis twee lekvrij van elkaar gescheiden, naar het kopse bundeMak respectievelijk naar de buitenzijde van de membranen voerende doorvoeren zijn gevormd, terwijl de stroomverdelerkop twee tegenover elkaar liggende evenwijdige zijvlakken bezit, waartussen zich 10 loodrecht op de hartlijn van de opneemopening van elkaar gescheiden eerste en tweede vloeistofkanalen uitstrekken die elk met slechts één van de doorvoeren van het filterhuis in verbinding staan.

Een inrichting van dit type is bekend uit het Duitse ’’Offenlegungsschrift” 3.916.511. Bij de in deze bekende inrichting toegepaste stroomverdelerkoppen zijn de vloeistofkanalen die zich tussen de evenwijdige zijvlakken daarvan uitstrekken, afhankelijk of het een stroomverdelerkop voor inwendige of uitwendige 15 aanstroming betreft, verschillend geplaatst. Dit betekent, dat het uitwisselen van een stroomverdelerkop van het ene type tegen een stroomverdelerkop van het andere type, of het op elkaar aansluiten van twee stroomverdelerkoppen van verschillende types, slechts mogelijk is door toepassing van speciale uitwisselbare inzetdelen, zoals stroomverdelerplaten die een verbinding tot stand brengen tussen corresponderende, doch een andere plaatsing bezittende, vloeistofkanalen. Door de toepassing van dergelijke speciale 20 uitwisselbare inzetdelen is het wisselen van de aanstroomrichting door het verwisselen van de stroomverdelerkoppen in een inrichting van het onderhavige type gecompliceerd, waarbij tevens door de relatief gecompliceerde constructie en verhoogd risico op lekkages ontstaat.

De uitvinding beoogt een inrichting voor de micro- en ultrafiltratie van een vloeistof te verschaffen, waarbij dit nadeel op eenvoudige, doch niettemin doeltreffende wijze is opgeheven.

25 Hiertoe bezit de inrichting voor de micro- en ultrafiltratie van een vloeistof volgens de uitvinding het kenmerk, dat de inrichting twee soorten uitwisselbare stroomverdelerkoppen bezit, waarbij bij de ene soort, voor inwendige aanstroming, het toevoervloeistofkanaal in verbinding staat met het kopse bundeMak en het afvoervloeistofkanaal met de buitenzijde van de membranen, terwijl bij de andere soort, voor uitwendige aanstroming, die dezelfde vloeistofkanalen bezit, het toevoervloeistofkanaal echter in verbinding staat met 30 de buitenzijde van de membranen en het afvoervloeistofkanaal met het kopse bundeMak.

De uitvinding bestaat hieruit, dat onder behoud van de plaatsing en de diameter van de vloeistofkanalen van de stroomverdelerkop in verschillende uitvoeringen is voorzien, waarbij het eerste vloeistofkanaal met het kopse bundeMak en het tweede vloeistofkanaal met de buitenzijde van de capillaire of holle-vezelmembranen of het eerste vloeistofkanaal met de buitenzijde van de capillaire of holle-vezelmembranen 35 en het tweede vloeistofkanaal met het kopse bundeMak in verbinding staat. Hierdoor wordt het voordeel bereikt, dat bij het wisselen van de aanstroomzijde in een inrichting voor micro- en ultrafiltratie geen speciale uitwisselbare inzetdelen, zoals stroomverdelerplaten, nodig zijn. Het wisselen van de aanstroom-wijze geschiedt slechts door uitwisselen van stroomverdelerkoppen voor de ene aanstroomwijze tegen stroomverdelerkoppen voor de andere aanstroomwijze.

40 De uitvinding heeft tevens betrekking op een stroomverdelerkop voor toepassing in een inrichting volgens de uitvinding.

De uitvinding wordt hierna nader toegelicht aan de hand van de tekening, waarin enkele uitvoerings-voorbeelden zijn weergegeven.

45 Hierbij toont: figuur 1 een eerste uitvoeringsvorm van een op een membraanfiltermodule te plaatsen stroomverdelerkop voor de inwendige aanstroming van de membranen in een doorsneden volgens de lijn l-l uit figuur 2; figuur 2 de stroomverdelerkop volgens figuur 1 in doorsneden lla-lla en llb—llb uit figuur 1; figuur 3 een gedeeltelijk opengebroken bovenaanzicht in de richting III op de stroomverdelerkop volgens 50 figuur 1; figuur 4 een eerste uitvoeringsvorm van een op een membraanfiltermodule te plaatsen stroomverdelerkop voor de uitwendige aanstroming van de membranen volgens de doorsnede IV—IV uit figuur 5; figuur 5 de stroomverdelerkop volgens figuur 4 volgens de doorsneden Va-Va en Vb-Vb uit figuur 4; figuur 6 een gedeeltelijk opengebroken bovenaanzicht volgens de richting VI op de stroomverdelerkop 55 volgens figuur 4; figuur 7 een tweede uitvoeringsvorm van een op een membraanfiltermodule te plaatsen stroomverdelerkop voor de inwendige aanstroming van de membranen volgens de doorsnede VII—VII uit figuur 8; 1192823 2 figuur 8 de stroomverdelerkop volgens figuur 7 volgens de doorsneden Vllla-Vllla en Vlllb—VIHb uit figuur 7; figuur 9 een gedeeltelijk opengebroken bovenaanzicht volgens de richting IX op de stroomverdelerkop volgens figuur 7; 5 figuur 10 een tweede uitvoeringsvorm van een op een membraanfiltermodule te plaatsen stroomverdelerkop voor de uitwendige aanstroming van het membraan volgens de doorsneden X-X in figuur 11; figuur 11 de stroomverdelerkop volgens figuur 10 volgens de doorsneden Xla-XIa en Xlb-Xlb uit figuur 10 en figuur 12 een gedeeltelijk opengebroken bovenaanzicht volgens de richting XII op de stroomverdelerkop 10 volgens figuur 10.

De figuren 1-6 tonen afbeeldingen van een eerste uitvoeringsvorm van de stroomverdelerkoppen 29a, 29b voor montage op een membraanfiltermodule. De in de figuren 1-6 getoonde varianten onderscheiden zich van de in de figuren 7-12 getoonde varianten van een verdere uitvoeringsvorm volgens de uitvinding van de 15 stroomverdelerkoppen 29c, 29d door de vormgeving van de opneemopening 56. De opneemopening 56 omvat bij de in de figuren 1-6 afgebeelde varianten twee kamers, namelijk een centrale kamer 62 en een ringkamer 63, terwijl de in de figuren 7-12 afgebeelde varianten als opneemopening 56 een enkele kamer 85 met een ringvormige trap 86 hebben. Afhankelijk van de uitvoeringsvorm van de stroomverdelerkop dient een membraanfiltermodule met een overeenkomstige vormgeving van een filterhuis resp. van het door dit 20 filterhuis opgenomen bundeluiteinde van capillaire of holle-vezelmembranen te worden gemonteerd.

Wordt beoogt de capillaire of holle-vezelmembranen met hun inwendige doorlaat in de circulatiestroom van de te behandelen vloeistof aan te brengen, dan dienen of stroomverdelerkoppen 29a in de uitvoering volgens de figuren 1-3 of stroomverdelerkoppen 29c in de uitvoeringen volgens de figuren 7-9 te worden toegepast. Wordt daarentegen beoogt de stroom van de te behandelen vloeistof langs de buitenzijde van de 25 capillaire of holle-vezelmembranen te voeren, dan dienen stroomverdelerkoppen 29b volgens de figuren 4-6 of stroomverdelerkoppen 29d volgens de figuren 10-12 te worden toegepast.

In alle gevallen hebben de stroomverdelerkoppen 29a-29d twee tegenover elkaar liggende parallelle zijvlakken 57 en 58, waartussen zich loodrecht op de hartlijn van de opneemopening 56 aangebrachte stroomkanalen 59 en 60 uitstrekken. Aan het van de opneemopening 56 afgekeerde uiteinde hebben de 30 stroomverdelerkoppen 29a-29d een oog 67 in de vorm van een van het zijvlak 57 naar het zijvlak 58 doorgaande boring. Met dit oog 57 kunnen stroomverdelerkoppen 29a-29d op draag- resp. spanstangen die niet zijn afgebeeld, worden geschoven. Bij het ene zijvlak 58 zijn de doorgaande stroomkanalen 59 en 60 omgeven door een aseptische afdichtingsring 68 die tegen het gladde zijvlak 57 van een naburige aangebrachte stroomverdelerkop 29a-29b komt te liggen.

35 De opneemopening 56 is bij de uitvoeringsvorm 29a en 29b door middel van een inwendige manchet 61 verdeeld in twee met de kopse toegangen van het filterhuis overeenkomende kamers, namelijk een centrale kamer 62 en een ringkamer 63. De centrale kamer 62 en de ringkamer 63 van elkaar scheidende inwendige manchet 61 is daarbij zo uitgevoerd, dat deze een overeenkomstige inwendige manchet van het filterhuis opneemt, waarbij op de inwendige manchet van het filterhuis geplaatste, niet getekende afdichtelementen 40 samenwerken met het binnenoppervlak van de inwendige manchet 61.

Zoals uit de figuren 7-12 blijkt, hebben de stroomverdelerkoppen 29c en 29e volgens een verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding in hun opneemopening 56 slechts een enkele kamer 85, dat wil zeggen de inwendige manchet 61 is niet meer aanwezig. In plaats daarvan beschikt de kamer 85 over een ringvormige trap 86 met een kops oppervlak 87 en een inwendig gelegen manteloppervlak voor het 45 opnemen van het niet weergegeven, ingegoten of gelaste bundeluiteinde van de bundel van buis, capillaire of holle-vezelmembranen. In tegenstelling tot de in de figuren 1-6 weergegeven uitvoeringsvorm 29a en 29b van de stroomverdelerkop volgens de uitvinding bezit nu het inwendig gelegen manteloppervlak 88 een opneemruimte 89 voor een afdichtelement, bijvoorbeeld een O-ringafdichting, welke tezamen met het ingegoten of gelaste bundeluiteinde van de bundel buis-, capillaire of holle-vezelmembranen de afdichting 50 van de kopse toegang van deze membranen verzorgt.

Alle vier varianten 29a-29d volgens de uitvinding hebben gemeenschappelijk, dat de de ringkamer 63 resp. de kamer 85 omgevende manchetvormige omtrekswand 64 bij de inlaat in de opneemkop in 56 voorbereid is voor het opnemen van een afdichtelement, waarbij bijvoorbeeld een ringgroef of een verdieping kan zijn gevormd. Een in deze groef resp. verdieping 52 gelegde ringafdichting grijpt bij 55 geplaatste fittermodule aan op het uitwendige omtreksoppervlak van een bij het filterhuis aanwezige uitwendige manchet en dicht bij gevolg de verbinding van het filterhuis met de stroomverdelerkop af. Aangezien de stroomverdelerkoppen 29a-29d in het voorbeeld volgens de figuren 1-12 zijn vervaardigd

Claims

3 192823 uit kunststof, bij voorkeur uit polyolefinen, zijn bij alle vier varianten de openingsrand van de omtrekswand 64 en bij de uitvoeringsvormen volgens de figuren 1-6 de binnenmanchet 61 versterkt met ingevormde metaalringen, in het bijzonder uit "fijn” staal bestaande ringen 65, 66. Bij de in de figuren 1-3 weergegeven varianten voor de inwendige aanstroming voor de eerste 5 uitvoeringsvorm van de stroomverdelerkop volgens de uitvinding is het stroomkanaal 59 met grote dwarsdoorsnede, dat is bestemd voor het geleiden van het in circulatie zijnde, te behandelen fluidum, via een tussenkanaa! 69 verbonden met de centrale kamer 62, terwijl het voor het afvoeren van het filtraat bestemde stroomkanaal 60 met kleinere dwarsdoorsnede via drie tussenkanalen 98 in verbinding staat met de ringkamer 63. In figuur 3 is het beste te zien dat deze drie verbindingskanalen elk op een cirkelboog 10 liggen, die met een buitenste toegang van de in de opneemopening geplaatste membraanfiltermodule overeenkomt. In afwijking hiervan is bij de varianten voor de uitwendige aanstroming van de eerste uitvoeringsvorm van de stroomverdelerkop 29b volgens de uitvinding, zoals deze bijvoorbeeld in de figuren 4-6 is weergegeven, de centrale kamer 62 via een tussenkanaal 70 op het stroomkanaal 60 met kleinere dwarsdoorsnede 15 aangesloten, terwijl de ringkamer 63 via een uitsparing 71 in verbinding staat met het stroomkanaal 59 met grotere dwarsdoorsnede. Vergelijking van de beide varianten voor de inwendige en uitwendige aanstroming (29a en 29b) laat zien dat zowel de hartcirkeldiameter van het eerste en tweede filtraatkanaal 59, 60 als de positie en plaatsing ten opzichte van de opneemopening van de beide varianten 29a en 29b identiek zijn.

20 Bij de varianten voor de inwendige aanstroming van een verdere uitvoeringsvorm van de stroomverdelerkop 29c volgens de uitvinding (figuren 7-9) staat het stroomkanaal 59 met grotere dwarsdoorsnede zoals bij de in figuur 1 getekende variant voor de inwendige aanstroming via een tussenkanaal 69 nu uiteraard alleen met de kamer 85 (figuur 8) in verbinding. Het stroomkanaal met kleinere dwarsdoorsnede 60 staat zoals in het onderhavige voorbeeld het beste in figuur 9 is te zien, via drie verbindingskanalen 92 met de kamer 85 25 in verbinding, waarbij de verbindingskanalen 92 echter aan het kopse oppervlak 87 van de ringtrap 86 van de kamer 95 eindigen. Bij de variant voor de uitwendige aanstroming van de tweede uitvoeringsvorm van de stroomverdeler-koppen 29d volgens de uitvinding zoals weergegeven in de figuren 10-12, is evenals bij de varianten voor de uitwendige aanstroming volgens figuur 4 het stroomkanaal met kleinere diameter 60 via een tussen-30 kanaal 70 verbonden met de kamer 85 (in plaats van de centrale kamer 62). Het stroomkanaal met grotere dwarsdoorsnede 59 is echter niet zoals bij de variant voor de uitwendige aanstroming volgens de eerste uitvoeringsvorm via een uitsparing met een ringkamer verbonden, maar via een aantal tussenkanalen 99, die naar het kopse oppervlak 87 van de ringtrap 86 van de kamer voeren. Het grotere aantal tussenkanalen 99 is door de relatief grote dwarsdoorsnede van het stroomkanaal 59 veroorzaakt en dient met voordeel 35 voor het handhaven van een storingsvrije stroming. Zoals het beste, weer in figuur 12, is te zien, liggen ook de verbindingskanalen 99 bij voorkeur op een cirkelboog, die overeenkomt met het kopse oppervlak 87 van de ringtrap 86. Een vergelijking van de beide varianten van de tweede uitvoeringsvorm 29c en 29d met de eerste uitvoeringsvorm van de stroomverdelerkoppen 29a en 29b laat direct zien dat niet alleen tussen de 40 varianten voor de inwendige en uitwendige aanstroming maar ook tussen de eerste en tweede uitvoeringsvorm van de stroomverdelerkoppen volgens de uitvinding een absolute overeenstemming ten aanzien van de diameter en de plaatsing van de eerste en tweede fluidumkanalen is gewaarborgd. Dit maakt het, in het bijzonder met voordeel, mogelijk af te zien van een aanpassing van de in een membraanfilterapparaat voor het inzetten van de membraanfiltermodule vast aangebrachte stroomverdelerplaten aan de naar keuze te 45 gebruiken stroomverdelerkoppen voor de inwendige of uitwendige aanstroming. In het bijzonder kan worden afgezien van uitwisselbare inzetdelen voor de aanpassing aan de desbetreffende gebruikte soort stroomverdelerkoppen. Bijgevolg wordt het overgaan van de ene op de andere bedrijfssoort slechts door het uitwisselen van de stroomverdelerkoppen bereikt. Verdere voordelen en uitvoeringen van de stroomverdelerkoppen volgens de uitvinding blijken uit de 50 hierna volgende conclusies. ! 55 1. Inrichting voor de micro- en ultrafiltratie van een vloeistof, met ten minste één stroomverdelerkop voor i inwendige of uitwendige aanstroming die aan een kopse zijde een opneemopening bezit, en met een met een uiteinde in de opneemopening gemonteerde membraanfiltermodule die is voorzien van een filterhuis, 192823 4 waarin buis-, capillaire of holle vezelmembranen in de vorm van een bundel zijn opgenomen en waarbij aan een kopse zijde van het filterhuis twee lekvrij van elkaar gescheiden, naar het kopse bundeMak respectievelijk naar de buitenzijde van de membranen voerende doorvoeren zijn gevormd, terwijl de stroomverdeler-kop twee tegenover elkaar liggende evenwijdige zijvlakken bezit, waartussen zich loodrecht op de hartlijn 5 van de opneemopening van elkaar gescheiden eerste en tweede vloeistofkanalen uitstrekken die elk met slechts één van de doorvoeren van het filterhuis in verbinding staan, met het kenmerk, dat de inrichting twee soorten uitwisselbare stroomverdelerkoppen (29a, 29c; 29b, 29d) bezit, waarbij bij de ene soort (29a, 29c), voor inwendige aanstroming, het toevoervloeistofkanaal (59) in verbinding staat met het kopse bundelvlak en het afvoervloeistofkanaal (60) met de buitenzijde van de membranen, terwijl bij de andere 10 soort (29b, 29d), voor inwendige aanstroming, die dezelfde vloeistofkanalen (59, 60) bezit, het toevoervloeistofkanaal (59) echter in verbinding staat met de buitenzijde van de membranen en het afvoervloeistofkanaal (60) met het kopse bundeMak.
2. Stroomverdelerkop voor toepassing in een inrichting volgens conclusie 1. Hierbij 4 bladen tekening