NL8105860A - Inrichting met kopvormige afsluitsels. - Google Patents

Description

-1- 22189/Vk/rab r 4 * *

Korte aanduiding: Inrichting met kopvormige afsluitsels.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting bestaande uit a) een langwerpig, buisvormig, omhulsel met ten minste één 5 uiteinde open, b) een voor fluïdum nagenoeg impermeabele eindstandige afsluitkap, die afsluitend is aangebracht op en het langwerpige buisvormige omhulsel afdekt bij ten minste één open uiteinde, welke afsluitkap ten minste één opening voor fluïdum heeft, 10 c) een aantal holle fibers die in hoofdzaak evenwijdig zijn ge plaatst en zich longitudinaal uitstrekken ter vorming van een bundel in het langwerpige buisvormige omhulsel, d) een voor fluïdum nagenoeg impermeabele buisplaat waarin de holle fibers als ten minste één bundel zijn aangebracht in een fluldum- 15 dicht verband, zodat de boringen van de holle fibers een doorstroming van fluïdum mogelijk maken door de buisplaat, welke buisplaat een bundelkant heeft van waaruit de holle vezels zich uitstrekken als ten minste één bundel in het langwerpige buisvormige omhulsel, een buitenkant op het oppervlak waarvan de boringen van de holle fibers open zijn en een zijde-20 lings oppervlak dat zich uitstrekt tussen de bundelkant en de buitenkant, e) een afsluitorgaan dat zodanig is dat boringen van de holle fibers, die de doorgang van fluïdum mogelijk maken door de buisplaat, in een fluldumdicht verband zijn rond het buitenste van de buisplaat ten opzichte van het buitenste van de holle fibers die zich uitstrekken vanaf 25 de buisplaat.

Met name heeft de uitvinding betrekking op een inrichting zoals warmtewisselaars en permeatoren 'die' biiizen" bevatten aangebracht in buisplaten. Met name heeft de uitvinding betrekking op een verbeterde permeator onder toepassing van holle fibermembranen waarbij de holle fibermembranen zijn 30 aangebracht in een buisplaat en de boringen van de holle fibers zich· uitstrekken als doorvoeren voor fluïdum door de buisplaat.

Inrichtingen zoals warmtewisselaars en permeatoren hebben buizen die zijn aangebracht binnen een buisvormig omhulsel met ten minste één uiteinde van elk van de buizen aangebracht in een buisplaat, 35 (tube sheet). Een van de doelstellingen met de buisplaat is om de buizen te verzekeren in een in hoofdzaak fluldumdicht verband binnen de buisplaat. De buisplaat moet een voldoende sterke grenslaag vormen ten opzichte van de fluldumstroom zodat tijdens de bewerkingsomstandigheden 8105860 -2- 22189/Vk/mb * *

* I

waarbij vaak aanzienlijke drukverschillen optreden over de buisplaat, *- de buisplaat niet scheurt of op andere wijze de samenhang verloren gaat, waarbij het fluïdum door de buisplaat stroomt. Daarom is in een groot aantal gevallen de buisplaat van een aanzienlijke dikte ten einde een 5 fluïdumdicht verband te verzekeren met de buizen en om er zeker van te zijn dat de buisplaat bestand ia tegen de mogelijke drukverschillen die kunnen optreden tijdens de bewerking.

De buisplaat kan vervolgens worden verzekerd in een nagenoeg fluïdumdioht verband in de apparatuur zodat het fluïdum niet rond de 10 buisplaat stroomt tussen de omhulselkant en de kant van de boring van de buizen. Kleine lekkages rond de buisplaat kunnen van nadelige invloed zijn op de werking van de warmtewisselaar en de invloed op de werking van een permeator kan vaak zelfs ernstiger zijn omdat het niet-doordringende fluïdum kan passeren naar de perraeaat-afvoerzijde van de membranen en de 15 scheidingsselectiviteit van het membraan kan verlagen. De onderhavige uitvinding betreft verbeteringen ter verkrijging van een fluïdumdicht verband rond de buisplaat.

In een aantal bewerkingen kan een buisplaat worden onderworpen aan een omgeving waardoor het materiaal van de buisplaat de neiging heeft 20 om uit te zetten of samen te krimpen evenals eventueel de materialen van de buizen en het omhulsel. Deze uitzettingen of inkrimpingen kunnen worden veroorzaakt door de temperatuur en/of de aanwezigheid van chemische stoffen in de stromen die worden verwerkt in de inrichting waardoor de materialen van de buisplaten, buizen en omhulsels kunnen worden beïnvloed.

25 Dergelijke expansies en/of contracties kunnen verschillende problemen bewerkstelligen, met name omdat ongelijke materialen bijna altijd worden gebruikt voor de buizen, de buisplaat en het omhulsel. Zo zal bijvoorbeeld een relatieve verandering in grootte (hierna aangegeven als een expansie-verschil) tussen de buisplaat en het omhulsel problemen met zich brengen 30 bij het verzekeren van een fluïdumdichte afsluiting. Wanneer bijvoorbeeld vanwege de omgeving waarin de bewerking plaatsheeft een buisplaat die is aangebracht binnen een omhulsel uitzet in een grotere mate dan het omhulsel dan kunnen ongewenst grote krachten worden ontwikkeld, hetgeen resulteert in een beschadiging van het omhulsel of de buisplaat. Ook 35 kunnen vergelijkbare expansieverschillen optreden tussen de buisplaat en de buis met vergelijkbare tegengestelde werkingen. Bovendien geldt omdat in veel toepassingen de buisplaten vaak twee gebieden hebben, bijvoorbeeld een gebied met een relatief hoge dichtheid aai buizen en -een hier omheen 8105860 * a « * -3- 22189/Vk/mb concentrisch gelegen gebied met weinig of geen buizen kan elk gebied een verschillende expansie en krimping bewerkstelligen waarbij het risico voor beschadiging die kan optreden groter wordt binnen de buisplaat bij het overgangsoppervlak tussen deze gebieden. Bovendien is een materiaalsoort 5 die bijzonder gunstig is gebleken bij het vervaardigen van buisplaten en buizen de harsen, met inbegrip van synthetische en natuurlijke harsen of polymeren, die kunnen worden aangebracht rond de buizen of gegoten rond de buizen als een vloeistof· en daarna tot stollen worden gebracht, bijvoorbeeld door harden. Dergelijke harsvormige of polymeerachtige materialen 10 zijn vaak onderhevig aan aanzienlijke zwelling in aanwezigheid van een groot aantal chemische stoffen die aanwezig kunnen zijn in de fluldumstroom die wordt behandeld in de inrichting. Daardoor kunnen zelfs grotere problemen ontstaan met betrekking tot het verschil in expansie.

Een soort inrichting die met name wordt beïnvloed door deze 15 problemen van expansieverschillen zijn permeatoren. Permeatoren worden toegepast voor het scheiden van ten minste één fluïdum van een fluldum-raengsel dat ten minste een andere component bevat, waarbij de scheiding wordt bewerkstelligd door membranen. De scheiding die wordt bewerkstelligd met membranen kan een scheiding omvatten van gas-gas, gas-vloeistof en 20 vloeistof-vloeistof (met inbegrip van een vloeistof die vaste deeltjes bevat). Een fluïdum kan door het membraan stromen door een interactie met de materialen van het membraan of door een stroming door de spleten of poriën die aanwezig zijn in het membraan. Bij scheidingen met behulp van een membraan stroont een permeabel fluïdum in het toegevoerde mengsel van 25 flulda onder invloed van een drijvende kracht zoals de concentratie, partiële druk, totale druk en dergelijke (in afhankelijkheid van de aard van de bewerking van de membraanscheiding) vanaf een toevoerzijde van het membraan naar een permeaat-afvoerzijde van het membraan. Gewoonlijk bestaat de drijvende kracht uit het handhaven van een drukverschil over het 30 membraan en hoe groter het drukverschil is hoe groter de flux is van het permeërende fluïdum en hoe minder membraanoppervlak is vereist.

Membranen met een configuratie van een buis, bijvoorbeeld een holle fiber of een holle draad zijn met name van belang en worden bij voorkeur toegepast omdat de holle fibers in het algemeen zelfdragend zijn, 35 zelfs bij relatief hoge drukverschillen en hiermee een grotere hoeveelheid membraanoppervlak wordt bewerkstelligd per volume-eenheid permeator dan op een andere wijze mogelijk is, bijvoorbeeld met behulp van filmmembranen. Dergelijke permeatoren die holle fibers bevatten worden bij voorkeur toe- 8105860 ' -4- 22189/Vk/mb gepast omdat deze makkelijk hanteerbaar zijn, een gewenste grootte hebben en het ontwerp hiervan weinig complex is. Om echter commercieel te kunnen worden toegepast moeten de permeatoren bestand zijn onder de bewerkings-omstandigheden waaraan ze worden onderworpen tijdens de scheiding en 5 moeten relatief niet-complex zijn en makkelijk samen te stellen zodat onderzoek tijdens het vervaardigen makkelijk mogelijk is evenals een eventuele reparatie.

Permeatoren die holle fibervormige membranen bevatten worden toegepast bij ontzouten, ultrafiltratie en hemodialyse. In het algemeen 10 bewerkstelligen deze scheidingsbewerkingen omgevingen die de buisplaten niet overmatig doen zwellen. Met het oog op de relatief milde bewerkings-omstandigheden die heersen wanneer dergelijke permeatoren worden gebruikt bij ontzouten, ultrafiltratie en hemodialyse konden buisplaten word®toegepast op een relatief niet-complexe wijze. Zo is bijvoorbeeld bij hemo-15 dialyse-apparatuur zoals beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 4.001.110 de buisplaat eenvoudig gegoten.in de omhulling zodat het polymere materiaal van de buisplaat hecht aan de holle fibermembranen en het binnenste oppervlak van het omhulsel. Anderzijds kan een buisplaat met de holle fibermembranen hierin aangebracht afzonderlijk worden vervaardigd en ver-20 volgens,aangebracht binnen een permeatoromhulling. Zo is bijvoorbeeld in het Amerikaanse octrooischrift 3.228.877 een permeator beschreven waarin de holle fibermembranen zijn omgeven in een cement-materiaal aangebracht binnen een koppelingshulpstuk en het cementachtige materiaal is in fluldumdicht contact met het koppelingshulpstuk. De koppelingshulpstukken 25 worden vervolgens in een kopeindplaat geplaatst om de permeator samen te stellen,

Een gewoonlijk toegepast orgaan voor het verzekeren van een buis- Λ plaat binnen een omhulsel is de toepassing van O-ringen die worden aangebracht rond de buisplaat en contact maken met het binnenste oppervlak van 30 het omhulsel om het gewenste fluidumdichte verband te bewerkstelligen. Het gebruik van dergelijke O-ringen is bijvoorbeeld beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3.422.008, het Amerikaanse octrooischrift 3.528.553, het Amerikaanse octrooischrift 3*702.658, het Amerikaanse octrooischrift 4.061.574 en het Britse octrooischrift 1.432,018.

35 De bovenvermelde organen voor het verzekeren van een buisplaat binnen een omhulsel schijnen geen gebied te geven waarin de expansiever-schillen worden geabsorbeerd en schijnen ook afhankelijk te zijn van de nauwe tolerantie tussen de buisplaat en het omhulsel zodat O-ringen of 8 1 0 5 8 6 Ó -5- 22189/Vk/mb dergelijke het noodzakelijke fluldumdichte verband kunnen geven. Onvermijdbare verschillen in expansie, bijvoorbeeld door veranderingen in temperatuur, zwelmiddelen in flulda die worden verwerkt en dergelijke, kunnen daarom resulteren in aanzienlijke problemen.

5 Anderzijds wordtin het Amerikaanse octrooischrift 3.760.949 een buisplaat voorgesteld die is geconstrueerd uit een elastomeer afsluitsel en dit heeft de vorm van een tapsvormige plug die met de kleiner punt nabij het uiteinde is gelegen. De elastomere afsluiting wordt gehouden binnen een passend gemaakt tegengesteld tapsvormige element dat is aange-10 bracht in een permeatoromhulsel. Een poreuze plaat is aangebracht bij het uiteinde van de elastomere afsluiting om het afsluitraiddel te dwingen binnen het aangepaste tegengesteld tapsvormige element. Hoewel de elastomere aard van de buisplaat een voldoende stroming van de buisplaat mogelijk kan maken zodat geen onoverkomelijke problemen worden veroorzaakt door 15 de bestaande expansieverschillen is het elastomere materiaal van de buisplaat echter niet in staat om de gewenste sterkte te geven aan de buisplaat en daacdoor kunnen de problemen worden vergroot bij het hanteren van de buisplaat en het samenstellèn van de permeator. Een verbetering die kan worden bewerkstelligd bij het gebruik van de permeator-technologie onder 20 moeilijke omstandigheden, zoals afgassen en vloeibare stromen afval- produkten die stoffen kunnen bevatten die het materiaal van de buisplaat doen zwellen is vermeld in het Britse octrooischrift 2.060.434, gepubliceerd op 7 mei 1981. Hierin is onder meer een permeator vermeld waarbij de buizen zijn aangebracht in een fluldumdicht verband in eenthuisplaat.

25 Een buisvormige ruimte omgeeft nagenoeg geheel de buisplaat voor ten minste een deel van het zijdelingse oppervlak van de buisplaat. De buisvormige ruimte dient om de buisplaat binnen de inrichting op zijn plaats te brengen. De buisplaat heeft ten minste een overgangsgebied waarin het fluïdum kan opstijgen, het daartegenover gelegen bundelvlak en buitenvlak en heeft 30 een langwerpige zone met grotere dimensies voor de dwarsdoorsnede dan de overeenkomstige dimensies van de kleinere vlakken. Het stijggebied is aangepast zodat dit grenst aan de buisvormige ruimte. Volgens dit Britse octrooischrift wordt een inrichting verkregen waarbij de expansieverschillen tussen de buisplaat en het omhulsel kunnen worden opgevangen terwijl het 35 gewenste fluldumdichte verband over de buisplaat wordt gehandhaafd. Deze inrichting is besand tegen hoge drukverschillen over de buisplaat.

Volgens dit Britse octrooischrift worden echter 0-ringen gebruikt ter verkrijging van een fluldumdicht verband over de buisplaat waarbij de 8105860 _ -6- 22189/Vk/rab open boringen van de holle fiber die eindigen op het buitenvlak van de buisplaat worden geïsoleerd en het buitenste oppervlak van de holle fibers. Vaak worden de 0-ringen geplaatst in een omgevend slot, bijvoorbeeld in de eindstandige afsluitkap of op het vlak nabij de buisplaat 5 van het buisvormige afstandsorgaan.

Hoewel door het gebruik van het buis-afstandsorgaan bij een buisplaat de invloed van het expansieverschil rond de buizen, de omhulling, de buisplaat en de afstandhouders worden verminderd, blijven de verschillen bij het handhaven van de 0-ring afsluiting bestaan onder be-10 paalde omstandigheden. Zo kan bijvoorbeeld het polymere materiaal van de 0-ring worden aangetast door bepaalde oorzaken zodat de O-ring de noodzakelijke veerkracht verliest om een fluldumdieht verband te handhaven.

Het polymere materiaal van de 0-ring kan ook voldoende hoeveelheden fluïdum absorberen zoals gasvormige stoffen bij een hoge druk om een 15 dimensionele verandering te ondergaan. Zo kan bijvoorbeeld een gezwollen 0-ring geheel of gedeeltelijk uit een omgevend slot worden gedrukt zodat het fluldumdichte verband niet kan worden gehandhaafd.

In bepaalde ontwerpen voor permeatoren zoals beschreven in het Britse octrooischrift 2.060.434 is de buisplaat verschuifbaar. Dit heeft 20 vaak voordelen bij de opstelling zodat deze kan werken als veiligheidsklep om fluïdum te spuien bij eventueel gevaarlijk hoge druk vanuit de boorzijde van de holle fiber tot een lagere druk op de omhulselzijde van de holle fiber. Dit wordt bewerkstelligd door het drukverschil waardoor de verschuifbare buisplaat omhoog komt van de O-ring afsluiting. Een 25 dergelijke omhoogbrenging van de buisplaat kan ook plaats hebben wanneer er een hogere fluldumdruk is op de boorzijde van het holle fibermembraan, zoals vaak optreedt tijdens het normale buiten gebruik zijn van de perrae-ator of bij het vanwege een storing buiten gebruik zijn van de permeator.

De 0-ring kan van zijn zitting worden gebracht, hetgeen bijvoorbeeld een 30 ringvormige sluiting kan zijn wanneer de buisplaat wordt omhooggebracht. Vaak wordt het fluldumdichte verband niet gehandhaafd wanneer de buisplaat wordt teruggebracht om weer contact te maken met de 0-ring.

Λ " Volgens de uitvinding is een inrichting verkregen met buizen aan gebracht in, in hoofdzaak fluïdum impermeabele buisplaten, waarbij de 35 problemen met het handhaven van een fluldumdichte afsluitin&rond de buisplaat zijn geminimaliseerd, zelfs wanneer de verschuifbare buisplaat wordt omhooggebracht om een eventuele gevaarlijke hoge druk te spuien en zelfs bij bewerkingsomstandigheden die de veerkracht of de afmetingen van de 8105860 -7- 22189/Vk/mb afsluitorganen nadelig beïnvloeden. Deze verbeteringen bij het afsluiten, worden bij permeatoren bewerkstelligd met een voldoende speling tussen de buisplaat en de andere elementen van de permeator zoals de omhulling en de buisvormige afstandshouder zodat significante expansieverschillen 5 kunnen worden gehandhaafd.

De inrichting volgens de uitvinding bestaat uit een langwerpig buisvormig omhulsel met ten minste één uiteinde open, een voor fluïdum nagenoeg impermeabel eindstandige afsluitkap, die afsluitend is aangebracht op en het langwerpige buisvormige omhulsel afdekt bij ten minste 10 één open uiteinde, welke afsluitingskap ten minste één opening voor fluïdum heeft, een aantal holle fibers die in hoofdzaak evenwijdig zijn geplaatst en zich longitudinaal uitstrekken ter vorming van een bundel in het langwerpige buisvormige omhulsel, een voor fluïdum nagenoeg imper-meabele buisplaat waarin de holle fibers als ten minste één bundel zijn 15 aangebracht in een fluldumdicht verband, zodat de boringen van de holle fibers een doorstroming van het fluïdum mogelijk maken door de buisplaat, welke buisplaat een bundelkant heeft van waaruit de holle vezels zich uitstrekken als ten minste een bundel in het langwerpige buisvormige om-hulsel, een buitenkant op het oppervlak waarvan de boringen van de holle 20 fibers open zijn en een zijdelings oppervlak dat zich uitstrekt tussen de bundelkant en de buitenkant, en een afsluitorgaan dat zodanig is dat de boringen van de holle fibers die de doorgang van fluïdum mogelijk maken door de buisplaat in een fluldumdicht verband zijn rond het buitenste van de buisplaat ten opzichte van het buitenste van de holle fibers die zich 25 uitstrekken vanaf de buisplaat, welke inrichting hierdoor wordt gekenmerkt, dat het afsluitorgaan ten minste één kapafsluiting omvat bestaande uit een polymere ring met een concaaf oppervlak en een buitenste oppervlak, welke polymere ring nagenoeg geheel is orageven en samenwerkt met een veerkrachtig orgaan op zodanige wijze dat het veerkrachtige orgaan kan worden 30 samengedrukt ter bewerkstelliging van een naar buiten gerichte kracht op in het algemeen tegenover gelegen gedeelten van het externe oppervlak.

Volgens één aspekt van de uitvinding heeft de inrichting een stijf buisvormig afstandsorgaan dat nagenoeg ós omgeven door een zijdelings oppervlak van de buisplaat voor ten minste één deel van de afstand tussen 35 het buitenvlak en het bundelvlak van de buisplaat waarin de buisvormige afstandshouder een opening omvat die aangepast is om het zijdelingse oppervlak van de buisplaat te kunnen opvangen, welke opening een dwarsdoorsnede heeft die voldoende groot is om de ruimte te bewerkstelligen tussen de 8105860 -8- 22189/Vk/mb buisvormige afstandshouder en het zijdelingse oppervlak van de buisplaat om expansieverschillen te kunnen opvangen tussen de buisvormige afstandshouder (tubular spacer) en de buisplaat.

De afsluitorganen bij de inrichting volgens de uitvinding maken 5 een flui'dumdicht verband-mogelijk rond het buitenste van de buisplaat om het buitenste van de holle fibers die zich uitstrekken vanuit het bundel-vlak van de buisplaat af te scheiden van de boringen van de holle fibers die een doorgang voor het fluïdum mogelijk maken door de buisplaat. Het afsluitorgaan omvat ten minste één afsluitkop bestaande uit een polymere 10 ring in samenwerking met een veerkrachtig orgaan waarbij in het algemeen tegengesteld gelegen delen van het buitenste oppervlak van de ring een flui'dumdicht verband bewerkstelligen rond de buisplaat. Zo kunnen bijvoorbeeld gedeelten vaihet buitenste oppervlak van de afsluitkop in sluitend contact zijn met de buisplaat en het omhulsel, met de buisplaat 15 en de eind-afsluitkap of met de buisplaat en een buisvormig afstands-orgaan, waarbij het zelf in fluidumdicht verband is met de rest van de permeator, Andere rangschikkingen voor het bewerkstelligen van een afsluitend contact van het buitenste oppervlak van de afsluitkop zijn natuurlijk mogelijk.

2Q De polymere ring van een afsluitkop die geschikt is bij de per- meatoren volgens de uitvinding heeft een concaaf oppervlak dat in het algemeen een veerkrachtig orgaan omgeeft en hiermee saraenwerkt ter verkrijging van een naar buiten gerichte kracht op in het algemeen tegenovergelegen gedeelten van het buitenste oppervlak van de polymere ring. In 25 sommige gevallen kan het de voorkeur verdienen dat de veerkrachtige ring totaal is omgeven, dus omkapseld door de polymere ring.Het veerkrachtige orgaan kan een expansieveer zijn, bijvoorbeeld een metalen expansieveer of kan een elastomere Q-ring zijn. Metalen uitzetveren kunnen zijn vervaardigd uit een willekeurig metaal, hoewel legeringen die bestand zijn 30 tegen corrosie de voorkeur verdienen. Dergelijke legeringen die bestand zijn tegen corrosie omvatten roestvrije staalsoorten zoals 304 of 316 roestvrij staal, Inconel-legeringen, zoals Inconel 718 of Inconel X-750 of Hastel*legeringen zoals Hastelloy C. De metalen uitzetveren kunnen van diverse configuraties zijn zoals U-vormige veren, die kunnen zijn ver-35 vaardigd uit een geperforeerd of geëxpandeerd metaal. Een bij voorkeur toegepaste configuratie is een metallische spiraalvormig opgewonden' vlakke draadveer. Elastomere 0-ringen kunnen worden vervaardigd uit andere materialen zoals neopreen, silicon, fluorsilicon of Viton (merkaanduiding).

8105860 -9- 11289/Vk/rab

De polymere ring kan zijn vervaardigd uit elk polymeer materiaal. Een bij voorkeur toegepast polymeer materiaal is chemisch inert ten opzichte van de chemische stoffen die als fluïdum worden verwerkt in de permeator en is functioneel binnen een ruim temperatuursgebied, bijvoor-5 beeld tussen -64 °C en ongeveer 127 °C. Bij voorkeur toegepaste materialen omvatten fluorkoolstofpolymeren, zoals Teflon (merkaanduiding) TFE. Vaak kan het polymere materiaal een vulmiddel bevatten zoals grafiet, koolstof/grafiet of fiberglas/molybdeendisulfide.

De bij voorkeur toegepaste afsluitkoppen die geschikt zijn in de 10 permeatoren volgens de uitvinding zijn de met een veer bekrachtigde afsluitingen zoals behorende tot de Omniseal 300 serie, vervaardigd door Fluorocarbon Company. Een bij voorkeur toegepaste configuratie van de Omniseal is een Teflon TFE-ring die gedeeltelijk is omgeven met een spi-raalvoraig gewonden vlakke draadveer van roestvrij staal.

15 Een dergelijke polymere ring omgeeft nagenoeg geheel het veer krachtige orgaan en kan een onder druk bekrachtigd afsluitorgaan of een zelfbekrachtigend afsluitorgaan zijn. De polymere ring wordt in het algemeen aangebracht tussen de twee afsluitoppervlakken, bijvoorbeeld tussen % het omhulsel en de buisplaat van een permeator, waarbij de afstand tussen 20 het afsluitoppervlak in het algemeen kleiner is dan de afstand tussen de tegenover elkaar gelegen buitenste oppervlakken van de ring. Bij een dergelijke installatie is de polymere ring zodanig dat deze een druk uitoefent op het veerkrachtige orgaan waarbij een voldoende kracht wordt bewerkstelligd bij de in het algemeen tegenover elkaar gelegen gedeelten 25 van het buitenste oppervlak van de polymere ring, zodat een zelfbe- krachigend fluldumdicht verband wordt bewerkstelligd tussen de afsluitende oppervlakken.

In de meeste inrichtingen onder de bewerkingsomstandigheden zal er een drukverschil zijn over de polymere ring. Wanneer er een fluïdum 30 niet een hogere druk werkt op het binnenste of concave oppervlak van de ring zal een naar buiten gerichte kracht worden bewerkstelligd door het drukverschil dat werkt op ten minste een deel van de polymere ring om een fluldumdicht verband te bevorderen met de afsluitoppervlakken die in contact zijn met de polymere ring.

35 De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de volgende beschrijving, waarbij is verwezen naar de bijgevoegde tekening, waarbij fig. 1 een schematische weergave is van een langsdoorsnede van 8105860 -10- 22189/Vk/mb een permeator volgens de uitvinding met een kopafsluiting aangebracht in een afsluitzitting in het binnenste oppervlak van het omhulsel, zodat een fluldumdichte afsluiting wordt bewerkstelligd tussen het omhulsel en de buisplaat, 5 fig. 2 een schematische weergave is van een deelaanzicht van de langs-dwarsdoorsnede van een permeator volgens de uitvinding, waarin de buisvormige ruimte op een flens de buisplaat omgeeft en de buisplaat in fluïdumdicht verband is met de buisvormige ruimte, fig. 3 een schematische weergave is van een deelaanzicht' van de 10 langwerpige dwarsdoorsnede van een permeator volgens de uitvinding waarin de buisvormige ruimte één geheel vormt met de eindstandige afsluitkap.

Het uiteinde van de buisplaat heeft ook ondiepe groeven om een bijdrage te leveren tot het doen spuien van een mogelijke ongewenste hoge druk aan de kant van de boring, wanneer de verschuifbare buisplaat 15 wordt opgelicht van de aangrenzende buisvormige ruimte, fig. 4 een schematische weergave is van een deelaanzicht van een langwerpige dwarsdoorsnede van een permeator volgens de uitvinding waarin de buisvormige ruimte op een flens een afsluitzitting heeft bij het eindstandige oppervlak dat de buisplaat omgeeft, 20 fig. 5 een schematische weergave is van een deelaanzicht van een langwerpige dwarsdoorsnede van een permeator volgens de uitvinding waarbij de eindstandige afsluitkap een afsluitende zitting heeft voor het opvangen van een afsluitkap die contact maakt met een verlengd gedeelte van de uitwendige zone van de buisplaat, 25 fig. 6, 7 en 8 schematische weergaven zijn van radiële dwars doorsneden van afsluitkoppen.

In de uitvoeringsvormen die zijn weergegeven in fig. 1-5 is de buisplaat aangebracht binnen het omhulsel. Het zal duidelijk zijn dat bij de permeatoren volgens de uitvinding de buisplaat zich ten minste 30 gedeeltelijk kan uitstrekken uit het omhulsel of desgewenst kan uitsteken buiten het omhulsel bij het open uiteinde, bijvoorbeeld binnen een afzonderlijk omhulsel voor de kop.

De inrichting volgens de uitvinding is met name geschikt voor permeatoren.

35 De permeatoren kunnen van een gewenst geschikt ontwerp zijn voor het bewerkstelligen van fluidumscheidingen en deze kunnen een permeator Zijn met een enkelvoudig uiteinde of dubbele uiteinden. Een enkelvormig eindigende permeator heeft slechts bij een uiteinde, een buisplaat 8105860 -11- 22189/Vk/mb zoals weergegeven in fig. 1, en één van de beide uiteinden van de buizen (in het algemeen aangegeven als holle fibers bij een dergelijke permeator) zijn aangebracht in de buisplaat. Wanneer slechts één van de uiteinden van de holle fibers is aangebracht in de buisplaat moet het 5 andere uiteinde zijn vastgezet met een plug of op een andere wijze zijn afgesloten. Bij een dubbel eindigende permeator is een buisplaat aangebracht bij elk uiteinde van het omhulsel en de holle fibers kunneizich uitstrekken van de ene buisplaat naar de andere buisplaat, of de permeatoren kunnen ten minste twee afzonderlijke bundels holle fibers omvatten, waar-10 bij ten minste één bundel zich uitstrekt tot slechts één van de buisplaten.

De permeator kan worden toegepast op elke gewenste wijze, bijvoorbeeld door het mengsel van het toegevoerde fluïdum toe te voeren aan het omhulsel en eerst contact te doen maken met de omhulselzijde van de holle fibers of het mengsel kan worden toegevoerd aan de boring van de 15 holle fibers. Het sfcroompatroon van het fluïdum aan de omhulselzijde van de holle fibers kan primair omgekeerd zijn aan de longitudinale oriëntatie van de holle fibers of kan primair axiaal zijn op de richting van de holle fibers. Wanneer de stroming op de omhulselzijde van de holle fibers axiaal is kan deze in het algemeen in gelijke stroom of in tegenstroom 20 zijn met de stroming in de boringen van de holle fibers.

Holle fibermerabranen kunnen worden vervaardigd uit een willekeurig geschikt synthetisch of natuurlijk materiaal, dat geschikt is voor fluldum-scheidingen of voor het dragen van materialen die dergelijke fluldum-scheidingen kunnen bewerkstelligen. De materiaalkeuze voor de holle fiber 25 kan zijn gebaseerd op bestandheid tegen warmte, chemische bestandheid en/of mechanische sterkte van de holle fiber evenals op basis van andere factoren die van belang zijn bij de beoogde fluïdumscheiding waartoe ze worden gebruikt en de bewerkingsomstandigheden waaraan de fibers worden onderworpen. Het materiaal waaruit de holle fibers worden gevormd kan 30 anorganisch, organisch of gemengd anorganisch en organisch zijn. Voorbeelden van anorganische materialen zijn glas, keramische stoffen, cermets, metalen en dergelijke. De organische stoffen zijn gewoonlijk polymeren.

Voorbeelden van polymeren die geschikt zijn voor het vervaardigen van holle fiberraembranen omvatten gesubstitueerde en niet gesubstitueerde 35 polymeren gekozen uit polysulfonen, met inbegrip van polyethersulfonen en polyarylsulfonen, polystyreen, cellulose houdende polymeren, polyurethanen, polyesters, polymeren uit monomeren met een aïfa-olefinische onverza-diging zoals polyetheen, polyvinyl en polyvinylideen, polyhydraziden en 8105860 -12- 22189/Vk/mb dergelijke.

De afmetingen in dwarsdoorsnede van de holle fibers die worden toegepast in de permeatoren volgens de uitvinding kunnen worden gekozen binnen een ruim gebied, De holle fibers moeten echter een voldoende 5 wanddikte hebben om een voldoende sterkte te kunnen bewerkstelligen en de boring (lumen) moet voldoende groot zijn zodat dit niet een ongeschikt hoge drukval geeft bij het doen doorstromen van het fluïdum in de boring. Vaak hebben de holle fibers enige flexibiliteit over de lengte om zich te kunnen aanpassen aan expansies of krimpingen die kunnen worden bewerk-10 stelligd onder de te verwachten bewerkingsomstandigheden. De buitendiameter van de holle fiber is ten minste ongeveer 20, bij voorkeur ten minste ongeveer 30 yum en in een bundel kunnen fibers worden aangebracht met gelijke of verschillende diameters. Vaak is de buitendiameter van de holle fiber-membranen niet meer dan ongeveer 800 of 1000yum, omdat dergelijke holle 15 fibers met grote diameters miiider gewenste verhoudingen bewerkstelligen van het holle vezeloppervlakper volume-eenheid van de permeator. Het is echter mogelijk dat holle fibers met grotere diameters tot 10,000μm of meer bijzonder gewenst zijn. Bij voorkeur is de buitendiameter van een holle fibermembraan ongeveer 50 tot 800/um. In het algemeen is de wand-20 dikte van de holle fibers ten minste ongeveer 5 /am en bij bepaalde holle fibers is de wanddikte tot ongeveer 200 of 300/im, met name ongeveer 50 tot 200 /am. Wanneer de holle fibers zijn vervaardigd uit materialen met een minder hoge sterkte kan het noodzakelijk zijn om alle fibers met een hogere diameter en wanddikte toe te passen om een voldoende sterkte 25 aan de holle fiber te geven. De wand van de holle fibers kan in hoofdzaak één geheel vormen of er kan een aanzienlijk poriënvolume zijn. Wanneer openingen gewenst zijn kan de dichtheid van de holle fiber nagenoeg gelijk zijn over de hele wanddikte, hetgeen betekent dat de holle fiber isotropisch is, of de holle fiber kan zijn gekenmerkt doordat deze ten minste één 30 relatief dicht gebied heeft binnen de wanddikte zodat een grenslaag verband optreedt in de wand van de holle fiber, waardoor de holle fiber anisotro-pisch is.

In het algemeen hebben de omhulsels voor de permeatoren een cirkelvormige configuratie, hetgeen samenhangt met de beschikbaarheid 35 en het gemak om de inrichting te kunnen bedienen en samenhangt met de sterkte. Omhulsels met een andere configuratie voor de dwarsdoorsnede, zoals een rechthoekige, kunnen echter ook zeer geschikt zijn voor een groot aantal permeatoren. Vaak hebben de omhulsels een hoofddimensie in de 8105860 -13- 22189/Vk/mb dwarsdoorsnede van ten minste ongeveer 0,1 of bij voorkeur ten minste ongeveer 0,2 meter tot ongeveer 1 of 2 meter of meer. De lengte van het omhulsels dat de holle fibers omgeeft is vaak ten minste ongeveer 0,5 meter en kan tot 10 meter of meer bedragen.

5 De holle fibers zijn in het algemeen evenwijdig gerangschikt in de vorm van één of meer bundels in het omhulsel. In het algemeen zijn ten minste ongeveer 10.000 en vaak aanzienlijk meer fibers aanwezig bijvoorbeeld tot 1 miljoen of meer holle fibers in een permeator, De fibers in de bundel kunnen relatief recht zijn of ze kunnen spiraalvormig zijn 10 opgewonden zoals vermeld in het Amerikaanse octrooisohrift 3-422.008. In veel gevallen wordt een enkelvoudige bundel holle fibers toegepast in een permeator en ten minste één uiteinde van de holle fibers in de bundel is aangebracht in de buisplaat. Het tegenovergestelde uiteinde van de holle fibers kan teruggebogen zijn, zodat bijvoorbeeld een bundel wordt 15 verkregen met een U-vorm en aangebracht in dezelfde buisplaat of de tegenover gelegen uiteinden van de holle fibers kunnen zijn aangebracht in een plug of aangebracht in een andere buisplaat. Wanneer de holle fibers in de bundel zijn aangebracht in een U-vorm kunnen de uiteinden zijn gesegmenteerd zodat de verschillende gebieden op de buisplaat elk uiteinden 20 van de holle fibers bevatten. Elk van deze gebieden op een buisplaat kan worden gehandhaafd in een nagenoeg fluïdum impermeabel verband zodat een verbinding tussen de fluïda tussen de verschillende gebieden alleen kan plaatshebben door het doen stromen van fluïdum door de boringen van de holle fibers.

25 Een buisplaat die geschikt is bij de permeatoren volgens de uit vinding kan in het algemeen een configuratie hebben die geschikt is om te worden toegepast in een permeator bevattende bundel van holle fibers. Omdat dergelijke permeatoren vaak ronde dwarsdoorsneden hebben, heeft de buisplaat in een dergelijke geval in het algemeen ook een cirkelvormige 30 dwarsdoorsnede.

Bij voorkeur is de buisplaat stijf, hetgeen betekent dat de buisplaat een voldoende sterkte heeft zodat deze vorm en configuratie behoudt onder spanning. Vaak heeft het materiaal van de buisplaat een Shore A-hardheid (ASTM D 2240) van ten minste ongeveer 60, meestal van 35 ten minste ongeveer 70 of 75, met name ongeveer 80 of 90. Geschikte materialen voor het vervaardigen van de buisplaat omvatten hardbare vloeibare harsen of polymeren (natuurlijk of synthetisch) en met name polymere verbindingen die verknopen tijdens harden. Vaak wordt de sterkte 8105860 -14- 22189/Vk/mb van de buisplaat evenals de bestandheid van de buisplaat tegen chemicaliën verhoogd door het verknopen of harden. Geschikte polymeren of harsen voor buisplaten omvatten epoxyharsen, fenolharsen, acrylhoudende harsen of polymeren, ureum- urethanen en dergelijke.

5 De buisplaat kan.worden gevormd op een geschikte wijze, bijvoor beeld door het gieten van het harsvormige materiaal rond de uiteinden van de buizenbundel zoals beschreven in het Britse octrooischrift 2.066.697i gepubliceerd op 15 juli 1981, of door de uiteinden van de buizen te impregneren met harsachtig materiaal terwijl de buizen worden 10 samengesteld ter vorming van een bundel zoals beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3-455.460 en het Amerikaanse octrooischrift 3-690.465.

De lengte (in de axiale richting) van de buisplaat is in het algemeen voldoende om een voldoende sterkte te bewerkstelligen zodat deze bestand is tegen totale drukverschillen waaraan de buisplaat tijdens de bewer-15 kingen wordt onderworpen. Zodoende kan de toegepaste lengte afhankelijk zijn van de sterkte van het hars. Ook moet de buisplaat voldoende dik zijn zodat een ruim contact wordt bewerkstelligd tussen de holle fibers en het hars zodat een in hoofdzaak fluldumdicht verband is verzekerd. Zodoende zal de hechting tussen d'e holle fibers en de materialen van de 20 buisplaat ook van invloed zijn op de gewenste lengte van de buisplaten.

Vaak zijn buisplaten ten minste ongeveer 2 cm lang en kunnen tot ongeveer 50 cm lang zijn.

De boringen van de holle fibers worden aangebracht bij het buitenvlak van de buisplaat ter verkrijging van een doorvoer voor fluïdum 25 door de buisplaat. Elke geschikte techniek kan worden toegepast voor het verkrijgen van aangebrachte boringen bij het buitenvlak van de buisplaat.

Zo kunnen bijvoorbeeld de boringen van de holle fibers^ eerst worden geplugd voordat de buisplaat wordt' gegoten en dan na het gieten van de buisplaat kan het einde van het gieten worden bewerkstelligd om een buitenvlak te 30 vormen van de buisplaat en de boringen van de holle fibers worden aangebracht.

Hoewel de buisplaten in het algemeen ten minste één zone omvatten met holle fibers kunnen ze ook een concentrische buitenzone bevatten met vergrote dwarsdoorsneden, die geen holle fibers bevatten. Een dergelijke 35 concentrische buitenzone kan zich uitstrekken over een deel of over meer dan de lengte van ten minste één zone met holle fibers, afhankelijk van een bepaald, bij voorkeur toegepast ontwerp. Natuurlijk kunnen de buisplaten ookgpen concentrische buitenzones omvatten. Dergelijke buisplaten worden 8105860 -15- 22189/Vk/rab gekenmerkt als met een buitenomtrek, gedefinieerd door de afmetingen van de dwarsdoorsneden die slechts een weinig groter zijn dan de dimensies van de dwarsdoorsneden van de buitenomtrek van de bundel van de holle fibers die zijn aangebracht in de buisplaat. In een dergelijke uitvoeringsvorm 5 kan minder materiaal worden toegepast voor het omgeven van de holle fibers in een flulduradicht verband dan bij buisplaten met concentrische buitenzones die in hoofdzaak vrij zijn van holle fibers. Zodoende kunnen voordelen worden verkregen van minimale zwelling en minimale expansie of krimping van de buisplaat. Er kunnen ook voordelen worden bewerkstelligd 10 bij het gieten van dergelijke buisplaten wanneer het materiaal dat de buisplaat omvat wordt gehard door een exotherme reactie zodat, omdat de massa van het materiaal dat de buisplaat vormt wordt geminimaliseerd, zodat de mogelijke nadelige temperaturen die optreden door de exotherme hardingsreacties kunnen worden vermeden.

15 Anderzijds kan het meer voordelen hebben om buisplaten te ver vaardigen met een concentrische buitenzone die vrij is van holle fibers.

In dergelijke configuraties zijn de verschillen in dimensies van de dwarsdoorsneden tussen de buisplaat en het omhulsel van de permeator niet zo kritisch, met name wanneer de fluldumdichte afsluiting wordt bewerk-20 stelligd op een axiaal vlak van de buitenzone. Een dergelijke aanbrenging kan ook de plaatsing van de afsluiting omvatten op een hoger gelegen gedeelte tussen het buitenoppervlak van de zone met holle fibers en een concentrische buitenzone die vrij is van holle fibers, met name wanneer het hoger gelegen gebied grenst aan een buisvormige afstandshouder.

25 Een dergelijke buisvormige afstandshouder kan zich voldoende uit strekken om contact te maken met de eindstandige afsluitkap. Vaak kan de buisvormige afstandshouder grenzen aan de eindstandige afsluitkap in een fluldumdicht verband. De buisvormige afstandshouder kan een geheel vormen met de eindstandige afsluitkap, bijvoorbeeld wanneer de huisvormige af-30 standshouder en de eindstandige afsluitkap kan worden verkregen door dezelfde gietbewerking. Anderzijds kan de buisvormige afstandshouder worden gelast of worden aangebracht op de einstandige afsluitkap in een fluldumdicht verband.

Volgens een andere uitvoeringsvorm kan de buisvormige afstands-35 houder een flens omvatten, bijvoorbeeld bij een uiteinde van de afstandshouder nabij de eindstandige afsluitkap. Een dergelijke flens kan op geschikte wijze zijn aangebracht tussen flenzen op de eindstandige afsluitkap en het omhulsel in een fluldumdicht verband. Pakkingen, bijvoor- 8105860 -16- 22l89/Vk/mb beeld Q-ringen, aangebracht op de tegenover elkaar gelegen vlakken van de flens van de buisvormige afstandshouder maken het mogelijk dat de buisvormige afstandshouder kan worden gehandhaafd in een fluïdumdicht verband met het omhulsel en/of de eindstandige afsluitkap van een perme-5 ator. Een buisvormige afstandshouder met een dergelijke flens is een significante verbetering ten opzichte van andere configuraties voor buisvormige afstandshouders zoals losse buisvormige afstandshouders of buisvormige afstandshouders die grenzen aan de eindstandige afsluitkappen in een fluïdumdicht verband.

10 De buisvormige afstandshouder heeft een boring met een voldoende grote dwarsdoorsnede ter bewerkstelliging van een voldoende ruimte tussen de buisvormige afstandshouder en de buisplaat om verschillen in expansie over de as van de buisplaat te kunnen opvangen. Het is gewenst dat de buisvormige afstandshouder ook expansieverschillen in axiale richting 15 toestaat. De buisvormige afstandshouder kan bij voorkeur dienen om de buisplaat op zijn plaats te houden binnen het omhulsel. De buisvormige afstandshouder kan ook dienen als ondersteuning voor de buisplaat en in-sommige gevallen kan deze een bijdrage leveren bij het bewerkstelligen van een fluïdumdicht verband over de buisplaat. Zo kunnen bijvoorbeeld af-20 sluitzittingen voor het opvangen van de kopafsluiting worden aangebracht in de buisvormige afstandshouder. Hiertoe geschikte plaatsen zijn het binnen-omtreksoppervlak van de afstandshouder of op het eindstandige oppervlak dat grenst aan het omhooggaande gebied (rise region) van de buisplaat.

In het algemeen kan de buisvormige afstandshouder vaak makkelijk 25 machinaal worden bewerkt met nauwere toleranties dan mogelijk is met een buisplaat. Zodoende kan de buisvormige afstandshouder beter voldoen aan de gestelde toleranties om binnen het omhulsel te worden aangebracht, maar maken toch het gebruik mogelijk van buisplaten die met een kleinere tolerantie kunnen worden vervaardigd en die anders niet zouden voldoen 30 om een fluïdumdicht verband te bewerkstelligen direct met het omhulsel. Bovendiai kan de buisvormige afstandshouder worden vervaardigd uit hetzelfde materiaal als het omhulsel of anderzijds uit hetzelfde materiaal als de buisplaat om de expansieverschillen te minimaliseren met het omhulsel of met de buisplaat en zodoende een fluïdumdicht verband te kunnen 35 handhaven binnen een ruim gebied voor de bewerkingsomstandigheden. Geschikte materialen waaruit de buisvormige afstandshouders kunnen worden vervaardigd zijn polymere materialen zoals epoxyharsen, fenolharsen en dergelijke, metalen zoals aluminium, staal en dergelijke.

8105860 -17- 22189/Vk/rab

In het algemeen moet voldoende ruimte aanwezig zijn tussen de buisvormige afstandshouders en de buisplaat om de .expansieverschillen te kunnen opvangen tussen de buisvormige afstandshouder en de buisplaat en om een relatieve beweging mogelijk te maken tussen de buisvormige afstands-5 houder en de buisplaat onder bewerkingsomstandigheden, zodat expansie-verschillen kunnen wordentoegestaan. Het verdient vaak de voorkeur dat het contact tussen de buisplaat en de buisvormige afstandshouder daarom een beweeglijk contact is.

Ten aanzien van de oppervlakken van de buisplaat en de buisvormige 10 afstandshouder, welk oppervlakken niet vrij kunnen bewegen ten opzichte van elkaar ten einde expansieverschillen te kunnen verspreiden (bijvoorbeeld evenwijdige oppervlakken die op hun beurt evenwijdig lopen aan de as van de buisplaat) moet een ruime afstand zijn bewerkstelligd tussen de buisplaat en de buisvormige afstandshouder zodat de verwachte expansieverschillen 15 tijdens de bewerking niet resulteren in een contact tussen de buisvormige afstandshouder en de buisplaat. Vaak is dit verschil minder dan ongeveer 2 cm, te weten minder dan ongeveer 1 cm met name ongeveer 0,05 tot 0,5 cm. Sen afsluitkop kan worden aangebracht tussen de buisplaat en de afstandshouder ten einde de buisplaat in positie te brengen binnen de buisvormige 20 afstandshouders en ter bewerkstelliging van een fluidumdichte afsluiting tussen de buisplaat en de buisvormige afstandshouders.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de volgende beschrijving, die niet als beperkend moet worden opgevat en waarbij wordt verwezen naar de bijgevoegde tekening.

25 De permeator die is weergegeven in fig. 1 is in het algemeen aan gegeven met 100. Permeator 100 omvat omhulsel 102 (waarvan alleen de kopen de staartuiteinden zijn weergegeven) die zodanig is ontworpen dat hierin een buisplaat bij één uiteinde is aangebracht. Omhulsel 102 kan zijn samengesteld uit elk geschikt materiaal dat ondoordringbaar is voor fluïdum, 30 zoals metalen en kunststoffen. In veel permeatoren worden metalen zoals staal toegepast, omdat deze materialen makkelijk zijn te verwerken, duurzaam zijn en sterk. Het omhulsel kan elke geschikte dwarsdoorsnede als configuratie hebben, hoewel in het algemeen een ronde dwarsdoorsnede de voorkeur verdient. Omhulsel 102 heeft een kop met een vergrote diameter.

35 De kop heeft een flens 104 en een buisstuk 108 waardoor fluïdum kan stromen. Buisstuk 108 maakt een fluldumstroom mogelijk door het binnenste van het omhulsel. Hoewel slechts een enkel buisstuk 108 is weergegeven, zal het duidelijk zijn dat een aantal buisstukken 108 kunnen worden aangebracht 8105860 -18- 22189/Vk/mb rond de omtrek van omhulsel 102. Eindkap 112 is aangebracht bij het staarteinde van omhulsel 102 en is vastgemaakt met niet weergegeven bouten aan de staartflens 110. Pakking 114 is aangebracht tussen eindkap 112 en de staartflens 110 ter bewerkstelliging van een nagenoeg 5 flui’dumdichte afsluiting. Eindkap 112 is voorzien van eaibuisstuk 115, zodat fluïdum hierdoor kan stromen via de eindkap.

Binnen omhulsel 102 is een bundel 116 (niet aangegeven in de dwarsdoorsnede) aangebracht, samengesteld uit een aantal holle fibermembranen.

Vaak bestaat de bundel uit meer dan 10.000 holle fibers en uit holle 10 fibers met den kleinere diameter of bij omhulsels met een grotere diameter kunnen meer dan 100,000 of zelfs meer dan 1 miljoen fibers aanwezig zijn.

Zoals weergegeven heeft de bundel in hoofdzaak dezelfde dwarsdoorsnede als het omhulsel. Een uiteinde van de holle fibers is aangebracht in plug 118 (niet weergegeven in dwarsdoorsnede). De boringen van de holle fibers 15 steken niet uit door plug 118. Anderzijds kunnen de uiteinden van de holle fibers worden afgesloten en de fibers worden samengebracht onder invloed van warmtej bijvoorbeeld door een hete draad te leiden door de bundel van de holle fibers.

Het andere uiteinde van bundel 116 loopt door ruimte 106 met buis- 20 stukken voor het verdelen van het fluïdum (niet aangegeven). Ruimte 106 is aangebracht binnen het hoofduiteinde van omhulsel 102 en dient om « fluïdum te verdelen dat stroomt naar of vanuit buisstuk 108 voor fluidum-stroming. Bundel 116 wordt beëindigd bij het hoofduiteinde met de buis-plaat 120 (niet aangegeven in dwarsdoorsnede). De boringen van de holle 25 fibers bewerkstelligen de doorgang door de buisplaat 120 naar het open uiteinde van omhulsel 102.

Een afsluitzitting 141 is uitgesneden in de wand van omhulsel 102.

Een kopafsluiting 140 is aangebracht in de afsluitzitting 141 en maakt contact met de afsluitende oppervlakken op de buisplaten 120 en met het 30 omhulsel 102 binnen de afsluitzitting 141 ter bewerkstelliging van een fluldumdioht verband over de buisplaat 120. Van de bij voorkeur toegepaste configuraties voor kopafsluiting 140 zijn enkele voorbeelden van dwarsdoorsnede aangegeven in de fig. 6, 7 en 8 als kopafsluiting 60, 70 of 8o, die de veerkrachtige onderdelen 61, 71 of 81, omvatten, omgeven door en in contact 35 met het concave oppervlak van de respectievelijke polymere ringen 62, 72 en 82.

De eindstandige afsluitkap 124 is aangepast om het open uiteinde van het omhulsel af te dekken en wordt stevig bevestigd aan omhulsel 102 8105860 -19- 22189/Vk/mb onder toepassing van bouten (niet aangegeven). Een pakking 126 is aangebracht tussen de eindstandige afsluitkap 124 en de eindstandige kopflens 104, zodat wanneer de eindstandige afsluitkap 124 met een buisstuk 130 voor het doorvoeren van fluidum stevig is verbonden met het omhulsel, daar-5 bij een fluïdumdicht verband is bewerkstelligd. De ronde naaf 128 strekt zich uit vanaf de eindstandige afsluitkap 124 om contact te maken met de omtrek van het buitenvlak van de buisplaat 120 waardoor de buisplaat 120 onder druk wordt gebracht zodat deze wordt gedrukt tegen veer 122. Een aantal veren 122, aangebracht tussen ruimte 106 en buisplaat 120, dient 10 ter bewerkstelliging van een naar buiten gerichte kracht op de buisplaat. Door het kiezen van de veren van een bepaalde grootte en aantal kan een bepaalde afstand en flexibiliteit worden bewerkstelligd. Zodoende kunnen geschikte krachten worden bereikt zonder dat dit ten nadele gaat van een nauwe tolerantie met betrekking tot de lengte van de buisplaat.

15 De veren 122 kunnen worden gekozen bij deze permeatorconfiguratie.

Met de fluïdumdichte afsluiting, bewerkstelligd op het zijdelings oppervlak van de buisplaat, kan de buisplaat vrij verschuifbaar zijn tussen ruimte 106 en naaf 128.

Bij het in werking zijn van permeator 100 kan een fluïdumtoevoer-20 mengsel worden toegevoerd aan de omhulselkant van de permeator via buisstuk 115 of bij voorkeur via buisstuk 108 waarbij het niet-perraeërende fluidum wordt verwijderd vanaf de omhulselzijde van de permeator via het andere buisstuk. Permeërend fluïdum dringt in de boringen van de holle fibers en doorloopt de boringen via de buisplaat 120 en wordt afge-25 voerd uit de permeator via buisstuk 130 in de kopuiteinde-afsluitkap 124.

In fig. 2 is het kopgedeelte van een permeator in het algemeen aangegeven met nummer 200. Permeator 200 omvat een omhulsel 202 met een cirkelvormige dwarsdoorsnede. Omhulsel 202 is voorzien van een flens 204 30 bij het hoofduiteinde en een buisstuk 208 voor het toevoeren of afvoeren van fluïdum. Binnen omhulsel 202 is een bundel 216 aangebracht (niet weergegeven in dwarsdoorsnede) die is samengesteld uit een aantal holle fibers. De bundel heeft in het algemeen dezelfde dwarsconfiguratie als het binnenste van het omhulsel. Bundel 216 wordt afgesloten 35 bij het hoofduiteinde met de buisplaat 220 (niet in dwarsdoorsnede weergegeven). Zoals weergegeven heeft de buisplaat 220 een cylindrische langgerekte zone 221, een stijggedeelte 222 loodrecht op de as van de buisplaat en een concentrisch cylindrisch gedeelte 223 dat zich uitstrekt naar 8105860 -20- 22189/Vk/mb heb eindvlak.

Bij het stijggedeelte 222 van de buisplaat 220 is een buisvormig afstandsorgaan 234 aangebracht. Het buisvormige afstandsorgaan heeft een afsluitzitting 241 die is ingesneden in de binnenwand. Kopafsluiting 240 5 is aangebracht op het tegenovergestelde uiteinde in de afsluitzitting 241 ter bewerkstelliging van een fluldumdicht verband tussen het buisvormige afstandsorgaan 234 en de buisplaat 220. Het buisvormige afstandsorgaan 234 is verbonden met de flens 232 van het afstandsorgaan, die op zijn plaats wordt gehouden tussen de flens 204 van het hoofduiteinde en de 10 eindstandige afsluitkap 224 met behulp van bouten (niet aangegeven).

De eindstandige afsluitkap 224 is aangepast om het open uiteinde van het omhulsel af te sluiten en is stevig vastgemaakt aan het omhulsel 202 met behulp van bouten (niet aangegeven). Pakkingen 226 en 227 zijn aangebracht tussen de eindstandige afsluitkap 224, de flens 232 van het 15 afstandsorgaan en de flens 204 van het hoofduiteinde, zodat wanneer de eindstandige afsluitkap 224 met een buisstuk 230 waardoor fluïdum kan stromen stevig is verbonden met het omhulsel, daardoor een fluldumdicht verband wordt bewerkstelligd,

Het buisvormige afstandsorgaan 234 dient om de buisplaat 220 20 binnen het omhulsel op zijn plaats te houden. De verbrede zore221 van de buisplaat kan daarom op een voldoende afstand worden gehouden van het binnenste oppervlak van het omhulsel 202 zodat mogelijke verschillen in expansie tussen het omhulsel en. de buisplaat kunnen worden opgevangen.

Het buisvormige afstandsorgaan 234 omgeeft alleen het gedeelte met een 25 kleinere diameter van buisplaat 220, welk gedeelte slechts een weinig groter is dan de zone waardoor de holle fibers lopen. Omdat dit deel van de buisplaat een kleinere absolute expansie zal vertonen dan het uitzettende gedeelte van de buisplaat kan de afstand tassen het buisvormige afstandsorgaan en de buisplaat makkelijker worden gehandhaafd dan die tussen 30 het omhulsel en de geëxpandeerde zone van de buisplaat. Zodoende wordt de fluldumdichte afsluiting rond de buisplaat, bewerkstelligd door de kopafsluiting 240 vergemakkelijkt. Ook maakt de kopafsluiting 240 een relatieve axiale beweging van de buisplaat mogelijk tussen het buisvormige afstandsorgaan en ruimte 206. Verder geldt omdat het contact tussen het 35 buisvormige afstandsorgaan en de buisplaat in hoofdzaak slechts plaatsheeft bij het hoger gelegen gebied 222,het buisvormige afstandsorgaan de expansies of krimpingen van de buisplaat niet beperkt. Omdat het concentrische cylindrisohe gedeelte 223 van de buisplaat een diameter heeft 8105860 -21- ‘ 22189/Vtc/mb die slechts een weinig groter is dan de diameter van de bundel die door de buisplaat loopt kunnen de expansies en de krimpingen van de buisplaat bewerkstelligd door de bewerkingsomstandigheden waaraan de permeator kan worden onderworpen, niet van voldoende grootte zijn om een fluldumdichte 5 afsluiting met behulp van kopafsluiting 240 te verhinderen.

Fig. 3 geeft het kopgedeelte weer van de permeator, in het algemeen aangegeven met 300. Permeator 300 bestaat uit een omhulsel 302 dat een ronde dwarse configuratie als dwarsdoorsnede heeft. Omhulsel 302 is voorzien van een eindstandige kopflens 304 en van een buisstuk 308 waardoor 10 fluïdum kan stromen. Binnen omhulsel 302 is bundel 316 aangebracht (niet aangegeven in dwarsdoorsnede) die is samengesteld uit een aantal holle fibers. De bundel heeft dezelfde algemene dwarsdoorsnedeconfiguratie als het omhulsel. Bundel 316 wordt beëindigd bij het kopuiteinde met buisplaat 320 (niet aangegevenii dwarsdoorsnede). Het buisvormige afstands-15 orgaan 334 omgeeft het uitstekende cylindrische gedeelte van buisplaat 320 en grenst aan het stijggedeelte 322. Het buisvormige afstandsorgaan 334 is afsluitend verbonden met de eindstandige afsluitkap 324. Dit wordt bijvoorbeeld bewerkstelligd door het buisvormige afstandsorgaan 334 te lassen op de eindstandige afsluitkap 324 door een eindstandige afsluitkap 20 met een buisvormig afstandsorgaan machinaal te bewerken door gelijkmatig gieten of door een andere hiervoor geschikte methode. De sluit-zitting 341 is aangebracht in het binnenste omtreksoppervlak van het buisvormige afstandsorgaan om kopafsluiting 340 op zijn plaats te houden waardoor een fluldumdicht verband wordt verkregen rond de buisplaat. Het 25 is vaak makkelijk voor het aanbrengen van de kopafsluiting dat het buisvormige afstandsorgaan bestaat uit een dichtingsgedeelte 335, dat bijvoorbeeld is aangebracht met behulp van bouten 336 op dat gedeelte van het afstandsorgaan met de afsluitzitting 341. Pakking 326 is aangebracht tussen de eindstandige afsluitkap 324 en de flens 304 van het kopuiteinde 30 ter bewerkstelliging van een fluldumdichte afsluiting. De eindstandige afsluitkap is ook voorzien van een buisstuk 330 waardoor fluïdum kan stromen via de boringen van de holle fibers.

Expansieverschillen tussen de buisplaat en het buisvormige afstandsorgaan kunnen worden opgevangen door de ruimte hiertussen en de 35 veerkracht van de kopafsluiting 340. Ook kan een relatieve beweging tussen de buisplaat en het buisvormige afstandsorgaan optreden in een richting die nagenoeg evenwijdig loopt aan de as van de buisplaat. Volgens een aspekt van dit voorbeeld van een dergelijke permeator heeft het zich uitstrekken- 8105860 -22- 22189/Vk/inb de cylindrische gedeelte van de buisplaat ondiepe groeven 350 die zich over een korte afstand uitstrekken vanaf het uiteinde van de buisplaat zodat de ondiepe groeven 350 niet lopen tot de kopafsluiting 340 wanneer het stijggebied 322 van de buisplaat grenst aan het buisvormige afstands-5 orgaan.

Volgens een bij voorkeur toegepaste uitvoeringsvorm van de perme-ator volgens deze configuratie wordt de as van het omhulsel van de perme-ator gehandhaafd in een vertikale richting met het uiteinde van de buisplaat van de permeator naar beneden. Het' toe te voeren fluldummengsel 10 wordt toegevoerd aan de omhulselzijde van de holle fibers. Omdat het toegevoerde fluldummengsel in het algemeen een hogere druk heeft dan de druk van het permeërende fluïdum draagt het drukverschil vanaf de omhulselkant naar de kant van de boringen niet alleeibij tot het handhaven van een fluldumdioht verband bij de kopafsluiting maar ook levert dit een 15 bijdrage tot het doen drukken van de verschuifbare buisplaat naar een aangrenzend verband met het buisvormige.afstandsorgaan. Wanneer de buisplaat grenst aan het buisvormige afstandsorgaan strekken de ondiepe groeven zich uit naar beneden en zijn niet in contact met de kopafsluiting. Deze wijze van werken kan op voordelige wijze een veilige klepwerking bewerk-20 stelligen zodat de holle fibermembranen worden beschermd. Wanneer bijvoorbeeld de totale druk aan de omhulselkant wordt verlaagd zonder een verlaging van de totale druk aan de kant van de boringen kan een aanzienlijk hogere druk ontstaan binnen de boringen van de holle fibers, waardoor een nadelige werking wordt verkregen op de holle fibermembranen. Voordat 25 echter een dergelijke nadelige werking op de holle fibermembranen optreedt kan deze hogere druk voldoende zijn om de verschuifbare buisplaat te drukkken naar de opvangnaaf 306 zodat het gebied met de ondiepe groeyen 350 verschuift tot nabij de kopafsluiting zodat het fluïdumdichte verband wordt opgeheven rond de buisplaat en zodoende de druk op de boringen wordt 30 afgelaten van de holle fibermembranen.

In de fig. 4 en 5 zijn uitvoeringsvormen volgens de uitvinding weergegeven waarbij de kopafsluiting zodanig is georiënteerd dat de opening naar het conoave oppervlak radiaal naar buiten is gericht in het vlak van de kopafsluiting.

35 Fig. 4 geeft het kopgedeelte weer van de permeator, dat algemeen is aangegeven met 400. Permeator 400 omvat een omhulsel 402 dat een ronde dwarsdoorsnede heeft. Omhulsel 402 is voorzien van een flens 404 voor de kopafsluiting en een buisstuk 408 waardoor fluïdum kan stromen. De 8105860 -23- 22189/Vk/mb eindstandige afsluitkap 424 is zodanig dat het open uiteinde van omhulsel 402 kan worden afgesloten en is aangebracht op de flens 404 van het kop-uiteinde met behulp van bouten (niet aangegeven). Binnen omhulsel 402 is een bundel 416 aangebracht (niet weergegeven in dwarsdoorsnede) die is 5 samengesteld uit een aantal holle fibers. De bundel heeft dezelfde algemene dwarsdoorsnedeconfiguratie als het binnenste van het omhulsel. Bundel 416 eindigt bij het kopuiteinde met buisplaat 420 (niet weergegeven in dwarsdoorsnede). De buisplaat bestaat uit twee concentrische zones, die de bundel, die i3 'aangebracht in de buisplaat, omgeven waarbij één zone is uit-10 gestrekt. Het stijggebied 421 strekt zich uit tussen de concentrische zones ter bewerkstelliging van de grens met de uitgestrekte zone. Een buisvormig afstandsorgaan 434 strekt zich uit vanaf het stijggebied van de buisplaat 420 tot de eindstandige afsluitkap 424. Het buisvormige afstandsorgaan heeft een flensgedeelte 432 waarmee het buisvormige af-15 standsorgaan op zijn plaats wordt gehouden binnen het omhulsel. Pakkingen, bijvoorbeeld 0-ringen 426 en 427 zijn aangebracht tussen de eindstandige afsluitkap 424, het flerrsgedeelte 432 en flens 404 voor de afsluiting van het kopuiteinde ter bewerkstelliging van een fluldumdichte afsluiting wanneer de flensen ten elkaar zijn gebracht. Een afsluitzitting 441 is 20 aangebracht op de buisplaat grenzend aan het uiteinde van het buisvormige afstandsorgaan om een kopafsluiting 440 op zijn plaats te houden waardoor een fluldumdicht verband wordt verkregen rond de buisplaat wanneer de buisplaat grenst aan het buisvormige afstandsorgaan. Een aantal veren 422 is aangebracht tussen het bundelvlak van de uitgestrekte zone van de buisplaat 25 en de ruimte 406 ter bewerkstelliging van een kracht die axiaal naar buiten is gericht vanaf het kopuiteinde vaihet omhulsel waardoor de buisplaat wordt bekrachtigd om te grenzen tegen het buisvormige afstandsorgaan waarbij een fluldumdicht verband wordt bewerkstelligd met de kopafsluiting.

Volgens een bij voorkeur toegepaste werkwijze wordt het toegevoerde 30 fluldumroengsel toegevoerd aan de omhulselkant van de permeator dus via buisstuk 4o8. Omdat vaak het toegevoerde fluidummengsel bij de omhulselzijde een hogere totale druk heeft dan de druk van hetpermeërende fluïdum aan de bovenzijde van de holle fibers zal het drukverschil over de buisplaat (vanaf de omhulselkant naar de buiskant) een bijdrage geven tot het handhaven 35 van het fluldumdichte verband wanneer de buisplaat wordt bekrachtigd zodat de kopafsluiting wordt samengeperst. Dit drukverschil werkt ook pp de kopafsluiting waarbij de hogereflnidumdruk in contact komt met het concave oppervlak waarbij een expansiedruk wordt bewerkstelligd op de kopafsluiting, 8105860 -24- 22189/Vk/mb waarbij het fluldumdichte verband wordt bevorderd.

Een vergelijkbaar fluïdumdicht verband wordt bewerkstelligd in permeator 500. Fig. 5 geeft het kopgedeelte weer van een permeator die in het algemeen is aangegeven met 500. Permeator 500 bestaat uit een omhulsel 5 502 dat een cirkelvormige dwarsdoorsnede als configuratie heeft. Omhulsel 502 is voorzien van een flens 504 voor het kopuiteinde en een buisstuk 508 waardoor fluïdum kan stromen. Binnen het omhulsel 502 is een bundel 516 geplaatst (niet weergegeven in dwarsdoorsnede) die is samengesteld uit een aantal holle fibers. De bundel heeft dezelfde algemene dwarsdoorsnede-10 configuratie als het omhulsel. Bundel 516 wordt beëindigd bij het kopuiteinde met de buisplaat 520,(gedeeltelijk in dwarsdoorsnede weergegeven) die de configuratie heeft van een cylinder met een concentrische centrale zone waarin de holle fibermembranen aanwezig zijn die hierin zijn gevat en door de buisplaat lopen en met een concentrische buitenzone waarin geen 15 holle fibermembranen aanwezig zijn. De buitenste zone wordt verder gekenmerkt doordat deze zich uitstrekt over een grotere lengte bij het open uiteinde van de buisplaat vanaf de bundel, dan de concentrische binnen-zone.

Een aantal veren 522 werkt samen tussen de naven 506 en het bundel-20 vlak van de buisplaat om de buisplaat in een axiale richting te drukken naar de eindafsluitkap 524. De eindafsluitkap is voorzien van een buisstuk 530 waardoor permeaatafvoer kan stromen, waarbij het flensgedeelte van de eindafsluitkap kan worden gebracht in een fluïdumdicht verband met de . flens 504 van het kopuiteinde van het omhulsel door de aanwezigheid van 25 pakking 526 wanneer de flensen tegen elkaar worden gebracht, bijvoorbeeld met bouten (niet aangegeven). De eindafsluitkap heeft ook een afsluit-zitting 541 die de kopafsluiting 540 in een positie houdt nabij het zich uitstrekkende eindvlak van de concentrische buitenzone van de buisplaat.

Zodoende kunnen volgens de uitvinding permeatoren worden verkregen 30 die holle fibermembranen bevatten die geschikt zijn voor het scheiden van flulda, welke fibers zijn omgebracht in een buisplaat, waarbij de buisplaat is geplaatst in een fluïdumdicht verband binnen de permeator met behulp van een kopafsluiting. De kopafsluiting omvat een polymere ring die is omgeven met en samenwerkt met een veerkrachtig orgaan om zowel een onder druk be-35 werkstelligde en een zelfbewerkstelligende fluldumdichte afsluiting te verkrijgen.

-CONCLUSIES- 8105860

Claims (9)

1. Inrichting bestaande uit a) een langwerpig buisvormig omhulsel met ten minste één uiteinde 5 open, b) een voor fluïdum nagenoeg impermeabel eindstandige afsluitkap, die afsluitend is aangebracht op en het langwerpige buisvormige omhulsel afdekt bij ten minste één open uiteinde, welke afsluitkap ten minste één opening voor fluïdum heeft, 10 c) een aantal holle fibers die in hoofdzaak evenwijdig zijn ge plaatst en zich longitudinaal uitstrekken ter vorming van een bundel in het langwerpige buisvormige omhulsel, d) een voor fluïdum nagenoeg impermeabele buisplaat waarin de holle fibers als ten minste één bundel zijn aangebracht in een fluldumdicht 15 verband, zodat de boringen van de holle fibers een doorstroming van fluïdum mogelijk maken door de buisplaat, welke buisplaat een bundelkant heeft van waaruit de holle vezels zich uitstrekken als ten minste één bundel in het langwerpige buisvormige omhulsel, een buitenkant op het oppervlak waarvan de boringen van de holle fibers open zijn en een zijdelings oppervlak dat 20 zich uitstrekt tussen de bundelkant en de buitenkant, e) een* afsluitorgaan dat zodanig is dat de boringen van de holle fibers die de doorgang van fluïdum mogelijk maken door de buisplaat, in een fluldumdicht verband zijn rond het buitenste van de buisplaat ten opzichte van het buitenste van de holle fibers die zich uitstrekken vanaf 25 de buisplaat, met het kenmerk, dat het afsluitorgaan ten minste één kopafsluiting omvat, bestaande uit een polymere ring met een concaaf oppervlak en een buitenste oppervlak, welke polymere ring nagenoeg geheel is omgeven en samenwerkt met een veerkrachtig orgaan, op zodanige wijze, dat het veer- 30 krachtige orgaan kan worden samengedrukt ter bewerkstelliging van een naar buiten gerichte kracht op in een algemeen tegenover gelegen gedeelte van het externe oppervlak.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de kopaf sluiting is aangebracht tussen het omhulsel en de buisplaat.

3. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de kop af sluiting is aangebracht tussen de eindafsluitkap en de buisplaat. 8105860 -26- 22l89/Vk/mb

4. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat een stijf buisvormig afstandsorgaan nagenoeg geheel een zijdelings oppervlak omgeeft van de buisplaat voor ten minste één deel van de afstand tussen het buitenvlak en het bundelvlak van de buisplaat waarin het buisvormige 5 afstandsorgaan een opening omvat die aangepast is om het zijdelingse oppervlak op te vangen van de buisplaat, welke opening een dwarsdoorsnede heeft die voldoende groot is om een ruimte te bewerkstelligen tussen het buisvormige afstandsorgaan en het zijdelings oppervlak van de buisplaat om de expansieverschillen op te vangen tussen het buisvormige afstands-10 orgaan en de buisplaat.

5. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de kop-afsluiting is aangebracht tussen het buisvormige afstandsorgaan en de buisplaat.

6. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk·, dat het af-15 standsorgaan afsluitend is samengebracht met de eindstandige afsluitkap.

7. Inrichting volgens conclusie.6, met het kenmerk, dat de kop-afsluiting is aangebracht tussen het buisvormige afstandsorgaan en de buisplaat.

8. Inrichting volgens conclusies 1 of 4, met het kenmerk, dat de 20 polymere ring is samengesteld uit een fluorkoolstofpolymeer.

9. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het veerkrachtige orgaan bestaat uit een metallische spiraalvormig opgewonden vlakke draadveer. Eindhoven, december 1981 » 8105860 <