NO118267B - - Google Patents

Description

Membranenhet for anvendelse i apparater for å skille en første fluidumskomponent fra en blanding av denne og en ytterligere komponent.

Foreliggende oppfinnelse angår en membranenhet for anvendelse

i apparater for å skille en forste fluidumskomponent fra en blanding av denne og en ytterligere komponent.

Det er kjent å anvende semipermeable membraner for å skille komponenter fra forskjellige blandinger. Semipermeable membraner anvendes f.eks. for' å skille flytende komponenter fra en blanding av væske, for å skille gassformete komponenter fra en blanding av gasser, og for å skille flytende opplosninge-midler fra en flytende blanding av det flytende opplosningsmiddel og en opplost bestanddel. Med den stigende erkjennelse av den verdensomspennende mangel på fersk vann, er det særlig i den senere tid lagt mye arbeid på å fremstille ferskvann fra sjbvann eller brakkvann under anvendelse av semipermeable membraner, ofte betegnet som membraner for reversert osmose.

Seiv om den naturlige tendens for osmosen bringer et opplosningsmiddel i en flytende losning til å stromme fra den lavere, konsentrasjon av den opploste bestanddel til den hbyere konsentrasjon av bestanddelen, vil en utovelse av hydraulisk" trykk i overskudd utover det osmotiske trykk mot den semipermeable membran reversere strbmningsretningen og, i av-hengighet av driftsbetingelsene og de særlige membraner som anvendes, kan trykket anvendes for å bringe ferskvann med betraktelig lavere innhold av salt eller andre opploste bestand-deler til å passere gjennom membranen til siden med det lavere trykk.

Det er nylig blitt utviklet semipermeable membraner fremstilt

av organiske polymere materialer, som f.eks. celluloseacetat,

som har vist seg å ha gode osmotiske egenskaper for fremstilling av ferskvann fra saltholdig vann. Disse semipermeable membraner betegnes enkelte ganger som tolags-membraner på grunn av at de inkluderer et meget tynt aktivt overflatelag i kombi-nasjon med et tykkere porbst lag. Disse tolags-membraner og metodene for deres fremstilling er detaljert beskrevet i Bulletins PB 166395 og PB 181571 fra Office of Saline Water of the United States Department of the Interior.

Ved bruk av semipermeable membraner for å skille en fbrste fluidumskomponent fra en blanding av denne og en ytterligere komponent er en av driftsparametrene, som påvirker mengden av oppnådd produkt under anvendelse av en gitt membran, det totale overflateareal for membranen som er i kontakt med den tilforte blanding som står under hoyt trykk. Hvis alle andre driftsbetingelser er identiske, vil en membran med storre areal slippe gjennom mere av den komponent som slipper gjennom, enn en mem-tran med mindre areal. For et skllleapparat som anvender semipermeable membraner er det fblgelig viktig, for at dette skal ha en hoy kapasitet, å innkorporere et stort overflateareal for den semipermeable membran som kommer i kontakt med den tilforte blanding i et gitt volum. Jo tynnere semipermeable membraner som kan komme til anvendelse, desto storre overflateareal kan innkorporeres i et gitt volum.

For i et kompakt skilleapparat å oppnå store overflatearealer

for den semipermeable membran, er det forslått å anvende et sentralt ror inneholdende en aksialt forlopende mottagerkanal og spiralformet rundt dette sentralror å vikle to ark av semipermeabelt membranmaterial som ligger an mot et mellomliggende underlagsmaterial (dette underlagsmaterial fremskaffer i sitt plan en gjennomstromningskanal for den fluidumskomponent som trenger gjennom de semipermeable membraner) og å anordne et annet

stromningskanalfrembringende ark mellom de spiralformede viklinger av de semipermeable membraner, idet dette siste ark fremskaffer en gjennomstromningskanal i den ferdig fremstilte spiralviklede enhet og hvorigjennom tilforselsblandingen greit kan fores frem til over-flatene av de semipermeable membraner, f.eks. ved å pumpe den til-fjrselsblanding derigjennom i en retning som stort sett er parallell med aksen for den sentrale ror. Denne montasje av et sentralt ror og spiralviklede ark benevnes ofte en membranenhet, og benevnes således i det etterfølgende. Under drift vil den fluidumskomponent som trenger gjennom de semipermeable membraner fra tilforselsblandingen gå inn i underlagsmaterialet og stromme i dettes plan spiralformet innover til den aksiale kanal i sentralrbret, idet denne komponent folger denne kanal ut av apparatet.

Oppfinnelsen vedrbrer således en membranenhet for anvendelse i apparater for å skille en fbrste fluidumskomponent fra en blanding av den fbrste fluidumskomponent og en ytterligere kompo-' nent, omfattende en sentral rordel med en aksial gjennomstromningskanal , et arklignende underlagsblad som strekker seg generelt radialt utover fra rordelen, idet det arklignende underlagsmaterial består av et porbst material og fremskaffer selv interne gjennomstrbmningskanaler for fluidumstrbmmen i hulrommene deri,

et ark av semipermeabel membran anbragt med en overflate i flate-mot-flate kontakt med minst en overflate av det arklignende underlagsblad for å fremskaffe grupper omfattende et arklignende

blad og en tilliggende membran, idet den semipermeable membran tillater gjennomstrømning av den fbrste fluidumskomponent mens den hindrer gjennomstrømning av den annen komponent, idet det arklignende blad og den tilliggende membran er viklet i spiral på rordelen, samt innretninger for å fremskaffe en tilfbrsels-gjennomstromningskanal inntil den annen overflate av den semipermeable membran, idet de indre gjennomstrømningskanaler i det arklignende blad er i kommunikasjon med den aksiale gjennom-strømning skanal i rordelen, og det særegne ved membranenheten i henhold til oppfinnelsen er at det er anordnet et flertall radialt forlopende blad av underlagsmaterial, med minst ett membranark tilknyttet hvert ark, idet antallet av ark og membraner er viklet i spiral i overlappende forhold til hverandre omkring rordelen på et og samme lengdeavsnitt av denne, hvorved den gjennomsnittlige lengde for stromningsbanen for den gjennomsivende forste fluidumskompcrent spiralformet innover i underlagsmaterialet til rordelen forkortes.

Andre trekk ved membranenheten i henhold til oppfinnelsen fremgår av patentkravene.

Den foreliggende membranenhet har en forenklet konstruksjon som muliggjør økonomisk fremstilling, og dens fremstilling kan lett tilpasses masseproduksjonsteknikk. Membranenheten er spesielt egnet for anvendelse i skilleapparater bestemt for å skille vann fra en vandig opplosning ved hjelp av reversert osmose,

for enten å utvinne ferskvann fra saltholdig vann eller for å konsentrere en onsket vandig opplosning. Foretrukne utforelsesformer for membranenheten er mer detaljert beskrevet i den . folgende detaljerte beskrivelse og i de vedfoyde tegninger hvori:

Fig. 1 er et delvis gjennomskåret perspektivriss av en foretrukket utforelsesform for et skilleapparat av den type hvori membranenhtene i henhold til oppfinnelsen med fordel kan anvendes. Fig. 2 er et planriss av en membranenhet.i et begynnelsestrinn av fremstillingen. Fig. 3 er et partielt perspektivriss av membranenheten i fig. 2 som mer detaljert illustrerer visse detaljer ved dens fremstilling , Fig. k er et skjematisk tverrsnittsriss av en alternativ utforelsesform for det anvendte skilleapparat. Fig. 5 er et forstørret perspektivriss, delvis i form av en stykktegning, som spesielt viser membranenheten i fig. h i en uoppviklet tilstand med delene gjennomskåret.

Fig. 6 er et forstorret vannrett snitt tatt langs linjen 6-6

i fig. 5 og viser membranenheten som denne sees under et begynnelsestrinn i fremstillingen.

Fig. 7 er et riss i likhet med fig. 6 av en ytterligere alternativ utforelsesform for en montasje av en membranenhet. Fig. 8 er et skjematisk oppriss av prinsippene for en alternativ fremstillingsmetode for en ytterligere utforelsesform for en membranmontas j e. Fig. 9 er et forstorret delriss, i likhet med figurene 6 og 7?av den membranmontasje hvis fremstilling er illustrert i fig. 8. Fig. 10 er et perspektivriss, i likhet med fig. 5?med gjennom-skårete deler for å illustrere membranenheten vist i fig. 8 og 9 med en ovre hette, påsatt. Fig. 11 er et vannrett snitt (med delene gjennomskåret) av ennå en alternativ utforelsesform for en membranenhet.

Fig. 12 er et forstorret delriss av fig. 11.

Fig. 13 er en perspektivisk stykktegning, i redusert storrelse, av det sentrale ror som vist i fig. 11 sammen med en ovre hette, og Fig. J\ k er et planriss av en modifisert utf orelsesf orm av delstrukturen for det sentrale ror vist i fig. 13-

Den forbedrete membranenhet omfatter i hovedtrekkene et sentralror med.en eller flere aksiale gjennomstromningskanaler, idet sentralroret er spiralformet omviklet med ark av semipermeable membraner og dermed forbundne ark av porbst underlagsmaterial og ytterligere ark som fremskaffer gjennomstromningskanaler for tilforselen. I og med at de spiralviklede ark på forskjellig måte er forbundet med eller anordnet L tilslutning til sentralroret for de vikles spiralformet rundt dette, og strekker seg generelt radialt utover fra sentralroret, er disse ark i det folgende betegnet som "blad". Det skal imidlertid forstås at i noen av de alternative utforelsesformer kan et enkelt ark fores gjennom sentralroret og således utgjore to eller flere blad,

på grunn av at det i sammenstilt tilstand går ut fra et punkt ved eller nær omkretsen av sentralroret på et flertall steder.

Som anvendt i denne fremstilling vil uttrykket "semipermeabel" inkludere membraner med osmostiske egenskaper og som er spesielt egnet for skilling av opplosninger som omfatter et flytende opplbsningsmiddel og et fast stoff, opplost deri, såvel som de forskjellige semipermeable membraner som er kjent innenfor denne del av teknikken og som kan anvendes for å skille blandinger av gasser eller blandinger av væsker. Betegnelsen "blanding" som anvendt i denne fremstilling omfatter blandinger av væsker uansett deres gjensidige opploselighet, blandinger av forskjellige gasser og opplosninger hvori en blanding av et fast stoff og en væske resulterer i opplosning av det faste stoff i væsken, såvel som kombinasjoner av de foregående komponenter.

I fig. 1 er illustrert et skilleapparat 10 omfattende en forbedret flerblads membranenhet 1^, en hoytrykksbeholder 18 som skal romme enheten, og en mottagerinnretning 22 for den komponent som er trengt gjennom membranene. Fig. 2 og 3 illustrerer videre membranenheten J\ k mer detaljert under et begynnelsestrinn av dens fremstilling.

Enheten ' ih omfatter generelt et sentral ror 26 som også tjener som oppsamlingsinnretning, eller utlopsrdr. Et flertall membranmontas jer eller "sandwlch-sammensetninger" hvorav for klarhets skyld bare fire er illustrert henhv. 30a, 30b, 30c og 30d,

og som er lagt inn mellom et tilsvarende antall ark eller lag av underlagsmaterial $+ a) 3^t>, 3^0og 3>kd, som på passende måte er forbundet med sentralroret 26. Membran-sandwichene 30a>

30b, 30°og 30d omfatter hver et ark av semipermeabelt membranmaterial 38a, 38b, 38c og 38d som er brettet tilbake over seg selv, og et ark eller lag av porbst separatormaterial M+a, M+b, M+c og M+d, som utgjor strdmningskanaler for tilfbrselen og"er anordnet mellom hver av de respektive bretter. Membransandwichene 30a, 30b, 30c og 30d er til å begynne med fordelt rundt midtrbret 26 i jevnt avstandsforhold til hverandre i en bladlignende konfigurasjon som vist i fig. 2, for sandwichene og underlagsmaterialet spiralvikles stramt omkring sentralroret 26.

Ved fremstilling av membranenheten 1H- blir til å begynne med

en ende av arket av underlagsmaterial 3^a viklet stramt rundt hele omkretsflaten av sentralroret 26. Den motsatte ende av arket 3<*>+a strekker seg fortrinnsvis radialt ut fra sentralroret 26 i en forut bestemt lengde. Membran-sandwichen 30a? omfattende det brettede ark av membranmaterial 38 og arket av separatormaterial.^a, er anordnet inntil det radialt utstående bladparti av arket av underlagsmaterial 3^a slik at dets lukkede ende er i kontakt med det parti av underlagsmaterialet som er viklet rundt sentralroret 26, og dets blad K8a ligger inntil det radialt utstående parti av underlagsmaterialet 3^a-Sentralrbret 26 dreies fortrinnsvis over en forut bestemt vinkel slik at membranbladet h8a av sandwichen 30a er i kontakt med arket 3'+a. En tett forsegling anordnes langs de ytre kanter 52, 53

og 5^ av kontaktarealet mellom bladet<*>+8a av sandwichen 30a og det radialt ttstående parti av underlagsmaterialet 3^a ved påfbring av et passende klebemiddel i disse områder. Denne for-anstaltning tjener til å forsegle underlagsmaterialet overfor gjennomstrbmning av opplosning som ikke forst har passert gjennom membranmaterialet, og tjener også til å fremskaffe en strbmnings-kanal for det rensete produktvann gjennom underlagsmaterialet.

En ende av arket av underlagsmaterial. 3*+b er f5rtrinnsvis

anordnet i kantakt med det parti av underlagsmaterialet 3^ a som er viklet rundt overflaten av midtroret 26. Den annen ende av arket av underlagsmaterial 3<*>+b strekker seg radialt utover derfra. Arket av underlagsmaterial ^hb anbringes så

i kontakt med et blad<*>+8b av sandwichen 30a. En tett forsegling anordnes mellom underlagsmaterialet 31+b og bladet h8b i likhet med den som ble anordnet mellom bladet<*>+8a og underlagsmaterialet 2, ha ved hjelp av en tilsvarende påfbring av et lignende klebemiddel langs de ytre kanter, som vist. Den motsatte side av underlagsmaterialet 3<1>+b blir så forseglet til en side av membran-sandwichen 30b. Disse forseglinger forhindrer at underlagsmaterialet kan gjennomtrenges av opplosninger som ikke forst har passert gjennom membranmaterialet, og tjener til å fremskaffe en stromningskanal for det fluidum som har trengt gjennom membranen.

Sandwichen 30c forbindes på lignende måte mellom arket av underlagsmaterial 3<*>+c og arket av underlagsmaterial 3<*>+d. Sandwichen 30d forbindes deretter på den ene side til underlagsmaterialet 3^dj og forbindes på sin motsatte side til underlagsmaterialet 31+a5 slik at den bladlignende konfigurasjon fullfores, og denne vikles deretter rundt sentralroret 26. På denne måte kan et passende antall sandwichblad på passende måte bindes sammen og vikles rundt et sentralror.

Etter at sandwichbladene er blitt forbundet og viklet rundt sentralroret, påfores et lag av bindemiddel rundt de ytre kanter av hvert av arkene av underlagsmaterial 3^a? 3^t>, 3L|-c og 3^d. Den forsegling som frembringes på denne måte ftll-stendiggjor innesluttingen av underlagsmaterialet inne i de flankerende ark av semipermeable membraner og/forhindrer at underlagsmaterialet gjennomstrbmmes av fbdebladning som ikke forst har passert gjennom membranene. Vanligvis fullfores konstruksjonen deretter ved å vikle et plastklebebånd (ikke vist) omkring dens utside.

Hvert av membranbladene sammen med dets tilhorende underlagsmaterial, tjener i virkeligheten som en separat diffusjonsbane for det gjennomtrengte fluidum. På grunn av anvendelsen av et flertall ark av underlagsmaterial utnyttes en relativt stor membranoverflate i membranenheten lh mens den gjennomsnittlige bane som det fluidum som har diffundert gjennom det enkelte blad av membranmaterial må bevege seg for å nå den aksiale stromningskanal inne i sentralroret 26 forblir relativt kort.

Utvelgelsen av det semipermeable membranmaterial er selvfolgelig avhengig av den påtenkte_bruk for skilleapparatet 10. Hvis det skal utfores skilling av en gassblanding, utvelges en passende semipermeabel membran som frembyr gode gjennomtrengnings-muligheter for den onskede gasskomponent.. Situasjonen er den samme når en væske skal skilles fra en blanding av væsker. For å skille et opplbsningsmiddel fra en opplosning anvendes en osmotisk membran. Når det onskes å skille vann fra en vandig saltholdig opplosning, er de celluloseacetat-membraner som er beskrevet i de for nevnte OSW bulletiner ansett å ha særlige økonomiske fordeler på grunn av at de fremviser utmerkede salt-avstotende egenskaper mens de samtidig tillater hoye gjennom-stromningsnastigheter.

Underlagsmaterialet 3<*>+ er fremstilt av relativt tynne ark av

et material med tilstrekkelig hoy porositet til å tillate uhind-ret gjennomstrømning i arkets plan, idet de er istand til å motstå betraktelig trykk i retning generelt tvers på planet uten å bryte sammen eller fremvise for stor deformasjon. Underlagsmaterialet 3<*>+ bor selvfolgelig være tilstrekkelig fleksibelt så at det kan vikles i den spiralformete konfigurasjon uten brudd. Hvis sammentrykking av underlagsmaterialet 3^ skrulle forekomme når det utsettes for relativt hoye trykk, er dette vanligvis fulgt av en tilsvarende reduksjon i porositet.

Slik sammentrykking og reduksjon i porøsiteten oker mot-

standen i underlagsmaterialet 3^ overfor væskestrom derigjennom, idet den gjennomsnittlige trykkdifferanse mellom motsatte sider av de semipermeable membraner 38 okes slik at effektiviteten av apparatet 10 ved et bestemt monster av driftsbetingelser

reduseres. Graflttduk er et material som fremviser gode egenskaper for et underlagsmaterial, men dets hoye pris gjor det okonomisk ubrukelig for visse driftsforhold. Silisiumkarbid-pulver, av passende stbrrelse, eller sandpartikler med passende storrelse, som er festet til overflaten av et ark av plastfilt ved hjelp av et passende bindemiddel, er ansett å være spesielt brukbart ved hoytrykksdrift, f.eks. hvor tilforselstrykket kan gå opp i omtrent 100 kg/cm 2. Forskjellige typer glassfiberfilt fremstilt i form av tynne fleksible ark har også utvist for-delaktige egenskaper som underlagsmaterialer ved visse separa-s jonsprosesser.

I de tilfeller hvor et trykk på ikke mer enn omtrent 35 kg/cm<2>skal anvendes, kan forskjellige syntetiske plastfibermaterialer anvendes i underlagsmaterialet 3<1>+-Eksempler på slike syntetiske materialer inkluderer fibre av nylon, polyester, rayon, rayonviskose, og akrylfibre. Disse fibre blir vanligvis ikke påvirket ved å utsettes for vann og kan således anvendes ved skilling av vandige opplosninger såvel som gasser.

Mens underlagsmaterialet 3U- fremskaffer stromningskanalene for fluidum som trenger gjennom de semipermeable membraner og fores til de aksiale mottagerinnretninger, fremskaffer separatormaterialet kh de nodvendige gjennomstromningskanaler for den tilforte fodeblanding. Under drift pumpes fodeblanding gjennom separatormaterialet hh i en retning cmtrent parallelt med aksen for sentralroret 26, og derfor i omtrent rett vinkel til strom-ningsretningen for det diffunderte fluidum, idet denne stromning foregår generelt sideveis og spiralformet innover i underlagsmaterialet 3<*>+ ti.1 de aksiale kanaler i sentralroret.

Separatormaterialet Mf fremstilles fortrinnsvis av tynne, meget porose, fleksible ark som lett kan vikles til spiralformet konfigurasjon. På grunn av at separatormaterialet befinner seg på hoytrykkssiden av den semipermeable membran 38, behover det ikke fungere som understøttelse og heller ikke behover det spesielt å motstå sammentrykking. Generelt kan en relativt billig vevet struktur, som f.eks. plastnettingduk fremstilt av polyetylen, anvendes som separatormaterial hh.

Sentralroret 26 har vanligvis form av et selvbærende-hult ror

.med et flertall tilfeldig fordelte spalter eller perforas joner

60 i sideveggen. Disse spalter eller perforas joner ligger innenfor det område som er omgitt av klebemidlet som fester underlagsmaterialet til sentralroret 26. Sentralroret 26 kan fremstilles av et hvilket som helst relativt korrosjonsbestandig material som ikke påvirkes av de spesielle komponenter i fluidums-blandingene som behandles. F.eks. for separering av ferskvann fra saltholdig vann, kan sentralroret 26 fremstilles av syntetisk plastmaterial, som f.eks. cellulosebutyrat eller et ekstrudert akrylplast, idet begge disse materialer har god dimensjons- og strukturellstabilitet i en omgivelse hvor det hersker hoyt trykk og relativt stor fuktighet.

Som tidligere nevnt , er en ende av underlagsmaterialet 3<*>+a

viklet omkring i det vesentlige hele den utvendige omkrets av roret 26, mens de andre ark av unåerlagsmaterialet 3<*>+^, 3)+c og 31+(i er anordnet i kontakt med denne forste vikling. Det sikres således kommunikasjon mellom spaltene 60 og væsken som 'fores frem i underlagsmaterialet. Denne anordning tillater at det diffunderte fluidum strbmmer inn i det indre hulrom i sentralroret 26 hvorfra det kan fjernes på passende måte. Roret 26 er tettet i sin ovre ende ved hjelp av en plugg 6h som er festet godt i roret, slik at fluidum som fores inn i rorets indre rettes mot den andre ende, og fodevann er forhindret fra å komme, inn i roret.

De spesielle klebemidler som anvendes avhenger selvfolgelig av

de spesielle semipermeable membraner som kommer til anvendelse. Generelt, og spesielt når det anvendes celluloseacetatmembraner, er en modifisert epoksyplast funnet å være et meget brukbart klebemiddel for å forbinde kantene av de semipermeable membraner 38 og underlagsmaterialbladene 3<*>+ slik at enhver innstromning av fodeblandingen gjennom kantene forhindres.

Hbytrykksbeholderen 18 kan fremstilles av et hvilket som helst passende korrosjonsbestandig material som ikke påvirkes av den spesielle fodeblanding som behandles. Generelt inkluderer eksempler på passende materialer kobber,•belagt blott stål, rustfritt stål, fiberglassforsterket epoksyplast og polyvinyl-klorid. Beholderen 18 omfatter et sylindrisk ytre skall 68 med en hette 70 festet til den ovre ende og en flens 72 festet til den nedre ende. Hetten 70 og flensen 72 er fortrinnsvis festet til skallet ved sveising, lodding, etc. Et innlopsror 7<*>+ for tilfdrselen er anordnet i et omtrent sentralt punkt i hetten 70,

og et sideutlbpsror 76 er anordnet i skallet 68 ved siden av flensen 72.

Den indre diameter av beholderen 18 svarer omtrent til den

ytre diameter av den med klebebånd omviklede membranenhet ~\ h.

Det sikres i noen tilfelle en tilstrekkelig trang passning

mellom enheten 1<*>+ og den indre vegg av beholderen 18 slik at det ikke behoves ytterligere tetninger. I andre tilfelle kan ytterligere tetninger sikres ved å vikle flere vindinger av relativt smalt plastbånd (ikke vist) omkring et passende område av enhien 1>+ til å frembringe et tettende bånd. Hvor forskjellen mellom den ytre diameter av enheten 14- og den indre diameter av beholderen 18 er slik at de ovenfor beskrevne tetningsinnretninger ikke virker tilfredsstillende, kan en forsegling anordnes ved å, anbringe en ring 80 som er forsynt med en langsgående rille omkring et passende parti av utsiden av enheten 14-, Ringen 80 kan limes til enheten 1<*>+ med et passende material, fortrinnsvis et silikongummi-klebemiddel. En 0-ring 82 er anordnet i rillen på ringen 80 for å fullstendiggjore tetningen.

Ved hjelp av den tetning som er fremskaffet ved hjelp av de ovennevnte innretninger blir skilleapparatet delt i en til-fbrselsavdeling 8h og en skuleavdeling 86. Fluidumsblandingen som skal behandles, fores inn gjennom innlopsroret 7^ og passerer fra<;>tilforselsavdelingen &+ inn i kanalene i separatormaterialet hh i skilleavdelingen 86.

Med henvisning til fig. 1 omfatter skilleapparatet videre mottagerinnretninger 22 for produktvannet, omfattende en sirkulær plate 90 med en nippel 92 som passerer sentralt derigjennom, og et utlbpsror 9^ forbundet til den nedre ende av nippelen 92.

Et forbindelsesstykke 96, f.eks. et stykke gummislange, er anordnet over den ovre ende av nippelen 92 og den nedre ende av sentralroret 26 for å anordne kommunikasjon mellom den aksiale stromningskanal i sentralroret 26 og utlbpsroret 9k. Mottagerinnretningene 22 er fortrinnsvis festet til flensen 72 ved hjelp av et flertall skruer 100. En periferisk pakning 102 er anordnet mellom flensene 72 og platen 90 for å fremskaffe en tett forsegling.

Selv om skilleapparatet 10 kan anvendes for behandling av en rekke forskjellige fodeblandinger, avhengig av de spesielle semipermeable membraner som anvendes, er det ansett å være spesielt egnet for behandling av vandige opplosninger, som f.eks. sjbvann eller brakkvann, og dets drift er kort beskrevet i det folgende med henvisning til sjbvann. Sjbvann tilfores til den ovre ende av beholderen 18 via innlopsroret 7^ og strbmmer nedover gjennom de forskjellige spiralviklinger i separatmateri-alet hh. Etter fullfbring av dets nedovergående passasje gjennom membranenheten 14- er sjbvannet berbvet en del av sitt opprinnelige vanninnhold og har en hbyere saltkonsentrasjon. Utslippingen av sjbvannet med dets bkte saltkonsentrasjon foregår via side-utlbpsrbret 76.

Ved utskilling av fersk vann fra sjbvann må trykket holdes

stbrre enn det osmotiske trykk for den spesielle semipermeable membran som anvendes, og en passende pumpe (ikke vist) anvendes for å pumpe sjbvannet inn i skilleapparatet 10. Likeledes er en passende regulerbar trykk-kontrollventil (ikke vist) anordnet i forbindelse med utlbpsroret 76 slik at det bnskete trykk opp-rettholdes i hele membranenheten 14-. Fortrinnsvis reguleres pumpen til å gi en relativt turbulent strbm av tilfort fodeblanding gjennom skilleapparatet 10 slik at når det anvendes en opplosning som f.eks. sjbvann, vil bkningen i saltkonsentrasjonen i grenseskiktet i den del av strbmmen som går inntil membranen 38 være minimal.

De semipermeable membraner 38 tillater at vannet diffunderer gjennom dem og inn i underlagsmaterialet 3^ hvor det strbmmer spiralformet innover inntil det når den aksiale kanal i sentralroret 26. Vannet undergår selvfolgelig et trykkfall ved sin spiralformete strbmning innover gjennom arkene av underlagsmaterial. Dette trykkfall er vanligvis proporsjonalt med kvadratet av den avstand som vannet må stromme, og omvendt proporsjonal med kvadratet av den effektive hydrauliske diameter av porene i underlagsmaterialet, for en bestemt volumetrisk strom pr. arealenhet av membranen. Det er folgelig dnskelig å anvende et underlagsmaterial 3^ med relativt store porer for å nedsette slikt trykkfall til et minimum. På grunn av at underlagsmaterialet også tjener til understøttelse av arkene av semipermeable membraner, kan ikke porene være^ så store at de lar membranen 38 bli presset inn i porene. Anvendelsen av fler-tallet av blad av underlagsmaterial reduserer den gjennomsnittlige avstand som den utskilte komponent må bevege seg for å nå den aksiale kanal 1 sentralroret 26.

Om onskes kan det anvendes mer enn en membranenhet 14- inne i

et enkelt skilleapparat 10 ved å forbinde toppen av sentralroret 26 i en nedre enhet til bunnen av sentralroret 26 i en ovre enhet. Denne anordning kan være av særlig interesse hvor den alminnelige dnskede hoyde av skilleapparatet 10 overstiger den bredde av arkene av semipermeable membraner 38 som kan fremstilles på en grei måte, slik'at ark med en bredde på omtrent halvparten eller mindre av hcyden av apparatet 10 kan anvendes.

Alternativt kan det i noen tilfelle være fordelaktig å anbringe

et flertall av membranenheter 14- i parallell inne i en passende enkelt trykktett beholder. Ved en slik anordning kan de åpne ender av sentralrorene forbindes til en passende manifold *Dg en passende tetning anordnes i den trykktette beholder hvor de ovre ender av enhetene 14- strekker seg inn i en felles tilforsels-avdeling. Likeledes kan to enheter anvendes i serie, inne i en enkelt beholder om så onskes, for å oppnå en ytterligere separering ved å mate produktet fra den forste enhet inne i den annen enhet som fodeblanding for den sistnevnte.

De individuelle f lerblads membranenheter 14- kan pref abrikeres,

og forbindelsene,mellom et flertall enheter, som f.eks. i et avsaltingsanlegg, kan anordnes slik at periodisk utkobling av individuelle enheter lettes uten at driften av de resterende

enheter forstyrres, slik at- grei utbytting av de individuelle membranenheter derved blir mulig. En slik anordning er onskelig på grunn av at den begrensete levetid for membranenhetene sannsynliggjør nodvendig periodisk utbytting av de individuelle membranenheter. Et avsaltingsanlegg som anvender den membranenhet som er beskrevet heri vil ha relativt lave vedlikeholds-omkostninger på grunn av at anvendelsen av prefabrikerte enheter reduserer de nodvendige utgifter for utbytting. Videre berbres bare en enkelt skilleenhet i tilfelle av membransvikt således at en fullstendig stans i anlegget ikke er nodvendig når en defekt membranenhet skal byttes ut.

I det folgende er det beskrevet forskjellige alternative ut-f orelsesf ormer, for membranenheter. Et av trekkene ved disse enheter er at de porose stromningskanalgivende "blader" strekker seg inn i den aksiale kanalinnretning i sentralroret for derved å fremskaffe god kommunikasjon mellom den aksiale kanalinnretning og de generelt redialt eller spiralformet forlopende strbmningskanaler.

Fra et fabrikasjonssyn, har disse alternative utforelsesformer for membranenhetene forskjellige andre bkonomiske fordeler.

I fig. 4- er det illustrert et skilleapparat 110 som er ganske likt med skilleapparatet 10. Konstruksjonsmaterialene kan være de samme som angitt for enheten 10, og vil således ikke gjentas i det folgende. Skilleapparatet 110 omfatter et stort sett sylindrisk hoytrykkskammer 111 fremstilt fra et ytre skall 112 med en hette 113 festet til sin ovre ende, en membranenhet 114-anordnet inne i kammeret 11, og en mottagerinnretning 122 for produktet ved bunnenden av kammeret 111. Hetten 113 er tildannet med et innlbp 115 hvorigjennom fbdeblandingen fores inn i kammeret 111. Et sideutlbpsror 124- tillater utstrbmning av restblandingen fra kammeret 111 etter at den har passert gjennom enheten 114-,

Det hule sylindriske skall 112 har en periferisk flens 116 i sin nedre ende og hvormed forbindelse oppnås til mottagerinnretningen 122 for produktet. Mottagerinnretningen 122 omfatter en sirkulær plate 117 med et rbr 118 som strekker seg gjennom et sentralt hull deri. En ringformet koblingsinnretning 150» f.eks. et stykke plastror, forbinder den ovre ende av roret 118 til membranenheten 11<4>-på en måte som skal forklares i det etterfølgende. Det er anordnet innretninger for tetning av kammeret. En slik anordning anvender skruer 121 til å feste den nedre flens 116 til den sirkulære plate 117, og en passende periferisk pakning (ikke vist) kan anvendes for å sikre en fullgod tetning.

Generelt omfatter enheten 114- et sentralt ror 126 med en aksial kanal 150. Som det best fremgår av fig. 5 og 6, omfatter enheten 114- et flertall ark eller lag av underlagsmaterial 134-, et flertall ark av semipermeable membraner 138 og et flertall lag av separatormaterial 14-4-. I det spesielle eksempel som her er illustrert, anvendes to ark av underlagsmaterial 13*+» hvorav begge strekker seg inn i og ut av det sentrale ror 126, slik at det går gjennom den aksiale kanal 125 i roret. Hvert ark av underlagsmaterial 134- er anbragt i sentralroret 126 på et sted mellom endene av arket, vanligvis på midten av dette, slik at det frembringes to blad av omtrent lik lengde. I det illustrerte eksempel, anvendes fire blad 134-a, 134-b, 134-c og 134-d. Det er klart at et mindre antall, som f.eks. bare to blad, eller et langt storre antall, som f.eks. opptil tyve blad også kan anvendes.

Hvert av bladene av underlagsmaterial 134- flankeres av og inne-sluttes mellom to tilliggende ark av semipermeable membraner 138. I den illustrerte utforelsesform kan det ses at arkene av semipermeabel membran 138 strekker seg langs den hele lengde av arkene av underlagsmaterial 134- og endog langs det parti av underlagsmaterialet 134- som befinner seg inne i sentralroret 126, som befinner seg i den aksiale kanal 125 i dette. Denne spesielle anordning letter okonomisk fremstilling av arkene av underlagsmaterial 134- og semipermeable membraner 138 i trelags-grupper eller lamellater. Det er klart at den semipermeable membran I38 kan fjernes fra underlagsmaterialet 134- langs den del som befinner seg inne i sentralroret 126 for å lette overforing av fluid fra stromningskanalene i underlagsmaterialet og inn i den aksiale oppsamlingskanal 125 i sentralroret 126. Fra et produksjonsmessig synspunkt er det imidlertid tenkt at et flertall perforas joner 1<4>-0kan anbringes i det parti av det trelags-lamellat som befinner seg inne i sentralroret, idet en slik operasjon kan utfores på enklere måte enn en oppsplitting av lamellatet.

Som det best fremgår av fig. 5 er de tre kanter av hvert blad

av underlagsmaterial forseglet mellom nærliggende kanter av parene av flankerende semipermeable membraner 138. Forseglingen gjores enkelt ved å påfore en tilstrekkelig mengde av et passende klebemiddel til de tre kanter 130, 131 og 132 til å sikre at en tetning oppnås og at ikke noe fluidum kan komme inn langs kantene av underlagsmaterial-bladene 134- og således må passere gjennom de semipermeable membraner 138 for det kan nå kanalene i underlagsmaterialet. Ved masseproduksjonsteknikk påfdres dette klebemiddel for monteringen av de trelags-lamellater i sentralroret 126, men det kan imidlertid også påfdres etter at membranmontasjen (fig. 3) er satt sammen.

Mellom hvert av de nevnte trelagsblader er det anbragt et ark eller lag av porbst separatormaterial 14-4-. Dette separatormaterial fremskaffer i montert tilstand av den viklede membranenhet 114- kanaler mellom nabospiralviklinger av nærliggende tre-lagsblad. Den innerste kant av hvert ark av separatormaterial 14-4- er fortrinnsvis forbundet på passende måte til omkretsen av sentralroret 126 slik at det letter en ordnet spiralvikling av membranenheter. I fig. 6 kan det ses at fire ark av separatormaterial 14-4- er anordnet, et ved siden av hvert av de fire/tre-lagsblad. De ovre og nedre kanter av separatorarkene 14-4- er fullstendig åpne så at fri passasje av fluidum gjennom dem lettes.

I den spiralviklede membranenhet 1 14- fores fbdeblandingen inn på toppen av skilleapparatet 110 og går bare inn i de ovre kanter av separatorarkene 14-4- på grunn av at klebemiddelbindingen forhindrer en hvilken som helst ubnsket strbtnning inn i de nevnte trelags-lamellater av semipermeable membraner 138 og underlagsmaterial I34-. Den fodeblanding som går inn langs toppkantene av separatorarkene 14-4- strbmmer generelt nedover i disse, parallelt med aksen av sentralroret 126, og går ut gjennom de åpne bunn- kanter, og forlater til slutt skilleapparatet 110 via utlbpsroret 124-. I den ferdig viklede spiralformete membranenhet 11<4>-ligger hvert ark av separatormaterial 14-4- mellom to ark av semipermeable membraner 138?og derfor fores den innstrbmmende til-fbrselsblanding til hele overflatearealet av alle åtte blad av semipermeable membraner 138.

I den utforelsesform som er'illustrert i fig. 5 og 6 kan sentralroret 126 fremstilles av et ror av passende lengde, diameter og veggtykkelse og som er spaltet til å frembringe fire slisser av passende bredde som strekker seg nedover i rbret i en noe stbrre lengde enn den sideveis utstrekning av arkene av underlagsmaterial 134- og semipermeabel membran 128. I et slikt tilfelle kan det trelags lamellat enkelt tres gjennom det oppspaltede ror, gjerne fra den åpne ende. Det er imidlertid funnet at masse-produksjons-sammensetning av membranenheten 114- lettes ved i stedet for et enkelt ror med spalter å anvende et antall sentral-rbrsegmenter 14-2 (som i fig. 5 og 6 er bueformete seksjoner av et enkelt ror). Sentralrbrsegmentene 14-2 anordnes i bnsket stilling i forbindelse med arkene av underlagsmaterial, slik at de deler hvert ark i to blader. Ved klemming eller festing av sentralrbrsegmentene 1<4>-2 til hverandre, både ved topp og bunn, fremskaffes det et sammensatt, stabilt sentralrbr 126 omkring hvilket antallet av blader kan vikles til å danne membranenheten 114-, I den illustrerte utf orelsesf orm anvendes en ovre hette 14-6 hvori det er tildannet en oppover forlbpende ringformet kanal 14-8 hvori toppene av sentralrbrsegmentene 14-2 er innpasset. Den perifere ringkobling 1^0 forbinder sentralrbrsegmentene 14-2 til hverandre nær deres nedre ender, under de nedre kanter 14-2 av de lamellerte ark.

De nederste deler av endene av sentralrbrsegmentene 14-2 strekker seg ned i og inn i ringkoblingen 150, som strekker seg fra bunnen av membranenheten 114- til et punkt under denne hvor utlbpsroret 118 stbter mot sentralrbrsegmentene 14-2, fortrinnsvis til det butter mot den sirkulære plate 117. En passende innretning kan anvendes for å frembringe en god forsegling mellom ringkoblingen 150, og utlbpsroret 118, som f.eks. en standard 0-ring 160 anordnet i et punkt under sentralrbr-utlbpsforbindelsen, som vist i fig. 4-. Ytterligere tetningsinnretninger, som f.eks. tetningsbånd, kan anvendes. Fdlgelig er den aksiale kanal 125 gjennom midtrbret 126 i kommunikasjon med utlbpsroret 118.

Etter at membranenheten er viklet til spiralviklet tilstand kan en ytre omhylling av plastfilm anbringes rundt den for å holde membranenheten 11<4>- i sin stramt vikle te tilstand. En god tetning mellom utsiden av membranenheten 114- og den innvendige sidevegg av skallet 112 etableres da som tidligere forklart for enheten 14- slik at fbdeblandingen forhindres i å passere rundt membranenheten. Den ovre hette 14-6 og den nedre koblingsring 150 er på passende måte forseglet til sentralroret 126 for å hindre lekkasje av fodeblanding inn i dette.

I fig. 7 er det illustrert en alternativ utforelsesform for en membranmontas je, f or en membranenhet 214- hvori 200-serien for tallene anvendes for å identifisere de deler som tilsvarer delene i fig. 6. Membranenheten 214- omfatter et sentralrbr 226 med en aksial kanal 225. Enheten 214- omfatter et flertall ark eller lag av underlagsmaterial 234-, et flertall ark av semipermeable membraner 238 og et flertall av ark eller lag av separatormaterial 24-4-, I denne spesielle utf orelsesf orm anvendes to ark av underlagsmaterial 234-, hvorav begge strekker seg inn i og ut av midtrbret 226, slik at de passerer gjennom den aksiale kanal 250

i dette. Hvert ark av underlagsmaterial 224- er anordnet i sentralroret 226 på et punkt mellom endene av arket regnet i lengderetningen, omtrent på midten av hvert ark, slik at det frembringes to blad av omtrent samme lengde. I det illustrerte eksempel anvendes fire blad 234-a, 234-b, 23<*>+c og 234-d. Et mindre antall, eller et stbrre antall av underlagsark 234- kan også anvendes. F. eks. kan anvendes to par av underlagsark 234- med et sentralrbr tilsvarende sentralroret 126 i fig. 6.

Mellom hvert av bladene av underlagsmaterial 234- er anordnet et ark 238 av semipermeabelt membranmaterial, som brettes over seg selv slik at det frembringes et par blad av semipermeable membraner. Mellom de to lag av semipermeable membraner som frem bringes ved hvert ark 238 er det anordnet et ark av separatormaterial 24-4-. Som i membranenheten 114- er kantene av hvert av bladene av underlagsmaterial 234- langs det meste av deres lengde forseglet til de to nærliggende flankerende semipermeable membraner 238. I dette tilfelle er de semipermeable membranblad som flankerer hvert blad 234- av underlagsmaterial deler av forskjellige, brettede ark'238 av semipermeabelt membranmaterial. Som i enheten 114- foretas forseglingen enkelt ved å påfore en tilstrekkelig mengde av passende klebemiddel til toppen, bunnen

og de ytre kanter av membranene og underlagsmaterialet til å sikre at ikke noe fluidum kan komme inn langs kantene av underlags-bladene. Fluidum må således passere gjennom en semipermeabel membran 238 for den kan nå stromningskanalene anordnet i underlagsmaterialet 234-. I den ferdige spiralviklete konfigurasjon av membranenheten 214- forer arkene, av separatormaterial fdde-blandingen til overflatearealene av de to blad som dannes av membranarket som er brettet omkring separatorarkene 24-4-.

På nytt, i den form som er illustrert i fig. 7, kan sentralroret 226 fremstilles fra et ror av passende dimensjon som er spaltet til å fremskaffe en diametral spalt hvorigjennom paret av ark av underlagsmaterial 234- kan tres inn. For å lette masseprodusert fremstilling av membranenheten 214-, er det foretrukket å anvende et flertall sentralrorsegmenter 24-2 (i den illustrerte utforelsesform anvendes to segmenter 24-2 som utgjor nær to halvdeler av et ror). Etter sammensetting omkring paret av underlagsark 234-klemmes de to bueformede sentralrorsegmenter 24-2 sammen ved topp og bunn på en måte lignende den som er beskrevet og illustrert for enheten 114- i fig. 4- - 6. Etter sammenklemmingen

til å frembringe et sammensatt antralrdr 226 vikles de forskjellige blad som strekker seg ut derfra spiralformet omkring sentralroret til å frembringe en sammensatt membranenhet 214-, på den samme måte som tidligere beskrevet.

Ifig. 8 - 10 er det illustrert en alternativ utforelsesform for en membranenhet, sammen med en skjematisk gjengivelse av en fremgangsmåte for fremstilling av denne. Tallene i 300-seriefi anvendes for å betegne elementer som tilsvarer dem som er detaljert beskrevet i det foregående. Som det best ses av fig. 9, omfatter en membranenhet 3^ et sammensatt sentralror 326 som er bygget opp av et flertall sentralrorsegmenter 34-2 i form av individuelle, generelt trekantformete ror. De rorformete segmenter 3^2 har porose sidevegger og kan være fremstilt av et hvilket som helst passende porost material, som f.eks. sintret metall eller stiv syntetisk skumplast. I den illustrerte form er de rorformete segmenter fremstilt av plast og porositeten er besorget ved anbringelsen av hullene 3<*>+7 i det minste i de to indre sidevegger av roret. De aksialt forlopende kanalinnretninger 325 i det sammensatte sentralror utgjores av de hule midtpartier av rorsegmentene 3^2. Mellom de individuelle sentralrorsegmenter 3^2, og således forlopende inn i og ut av det sammensatte sentralror 326 på et flertall steder, er det fort inn et femlags-opplegg eller lamellat omfattende et midtre ark eller lag av separatormaterial 34-4- flankert av par av ark av s em ip erme åbit membranmaterial 338 sammen med overliggende og underliggende ark eller lag av underlagsmaterial 33^-Som det kan ses av fig. 8,

og som mer fullstendig droftet i det folgende, kan femlags-lamellatet fremstilles i en kontinuerlig lengde for å lette okonomisk masseproduksjon..

Som i de tidligere beskrevne membranenheter 114- og 214-, er kantene av arkene av underlagsmaterial 33^ tettet ved påforing av klebemiddel 336 på de tilliggende kanter av arkene av semipermeabel membran 338. I denne membranenhet 3^ er dertil de ovre og nedre kanter av underlagsarkene 33<*>+ også forseglet til de ytre sidevegger av hvert sentralrorsegment 31+2. De seks rorformete sentralrorsegmenter 3^2 er festet i den viste stilling ved hjelp av passende feste- eller klemme-innretninger oppe og nede, som i tilfellet med membranenhetene 114- og 214-. Som vist i fig. 10, sperrer en ovre hette 3^6, som på passende måte kan være limet til toppen av de seks rorsegmenter 3^2, enhver strom av den fodeblanding inn i de ovre ender av rorsegmentene. Om onskes kan hetten 34-6 forsynes med et flertall nedover forlopende ribber (ikke vist) som kan tjene til å holde rorsegmentene 3<*>+2 fra hverandre i de stillinger som er vist i fig. 9.

Virkemåten for den spiralformete membranenhet 3^ er den samme

som tidligere beskrevet. Den tilforte fodeblanding kommer inn i skilleapparatet og strommer generelt nedover gjennom kanalene som utgjbres av spiralviklingene av separatormaterialet ^ hh.

Den permeable komponent trenger gjennom de flankerende ark av semipermeabelt membranmaterial 338 og går inn i kanalene i arkene av underlagsmaterial 33^-Komponenten som når underlagsmaterialet 33^- fores spiralformet innover til det sammensatte sentralror 326 hvor det går inn i de aksiale kanalinnretninger 325 gjennom hullene 3^7 som er anordnet i veggene av rorsegmentene 3^2.

Membranenheten 31*+ kan fremstilles og settes sammen ved enkel og okonomisk masseproduksjon. Som det kan ses av fig. 8, anvendes fem store tilforselsruller av arkmaterial som forer de fem baner fra rullen inn i gapet mellom et par trykkvalser 370 til å danne et femlags-lamellat 368. Banen med separatormaterial 31+1+ ligger i midten av opplegget av de fem baner, mens banene av semipermeabelt membranmaterial 338 ligger umiddelbart over og under sentralbanen, og ark av underlagsmaterial 33^ henhv. over og under de semipermeable membraner til å danne de utvendige lag i det femlags lamellat 368. For å forhindre innstrdmning av fluidum langs kantene av underlagsmaterialarkene 33^ og å forsegle kantene av underlagsmaterial til kantene av de semipermeable membranark 338,

er det anordnet et par klebemiddel-påforingsstasjoner 371 og 372. Ved klebes tasjonen 371) påfores et passende klebemiddel, som f.eks. en modifisert epoksyplast med tllblandet katalysator,

langs begge kanter av den nedre bane av underlagsmaterial 33^-

Det tilfores tilstrekkelig klebemiddel.til at det etter herdingen oppstår en fullstendig tetning langs begge sidekanter av under-lagsbanen 33H og kantene av arket forenes med kantene av den nedre overflate av membranarket 338 som er påfort som neste lag. Ved klebestasjonen 372, påfdres et tilsvarende klebemiddel til

den ovre underlagsbane 33^ i tilstrekkelig mengde til etter herdingen' å bevirke en fullstendig tetning langs begge side-kantene av arket og å forene arket til kantene av det underliggende ark av semipermeabelt material 338.

Det anvendes et klebemiddel, f.eks. en modifisert epoksyplast

samt katalysator, som forblir klebrig lenge nok til at full-

stendig herding ikke foregår for membranenheten 3<1>^er viklet opp i spiralform. På denne måte vil klebemidlet også danne en forsegling mellom kantene av underlagsmaterial-arkene 33<*>+ og alle tre utvendige flater på rorsegmentene 3^2 i områdene langs toppen og bunnen av disse. Det bor selvfolgelig ikke påfdres for mye klebemiddel hvilket resulterer i at klebemidlet kom inn i separatormaterialet $ kh og helt eller delvis tilstoppet kantene av dette. Vanligvis vil de spesielle egenskaper for det semipermeable membranmaterial forhindre passasje av klebemiddel derigjennom, slik at denne fare ikke anses å være særlig overhengende så lenge klebemidlet ikke påfdres i ekseptionelt store mengder.

Det kan eventuelt gjennomfdres et endelig trinn hvorved eventuelt overflddig material, enten klebemiddel eller lamellatark,

fjernes fra hver ende av enheten 31'+ etter at klebemidlet er fullstendig herdet.

Det femlags lamellat 368 som kommer ut fra valseparet 370 kan

tres inn gjennom antallet av rdrsegmenter 3^2 som fastholdes i en passende jig. Det foretrekkes imidlertid å fremstille en passende lengde av det femlags lamellat for en individuell membranenhet 31'+ som en kontinuerlig lengde som spennes opp i tre parallelle vannrette ldp. I denne operasjon fores lengden forst rundt en bevegelig valse 373?deretter rundt en annen bevegelig valse 374-,

og over til en stasjonær valse 375 hvor forbindelse med enden av det femlags lamellat oppnås ved hjelp av en passende klemme 376 som er forbundet med e,t rep som passerer over trinsen 375.

Strekkvalsene 373°g 37^+ bar form av langstrakte valser som da understdtter det femlags lamellat tvers over hele'dettes bredde. Strekkvalsene 373 og 374-, som det fremgår av fig. 8, er bevegelig anordnet, f. eks. ved forbindelse over passende rep 377 og 378 som passerer over stasjonære trinser 379 henhv. 390. Fortrinnsvis, etter at det treldps arrangement av det kontinuerlige femlags lamellat er strukket rundt de respektive valser, anbringes de seks rdrsegmenter 34-2 i forbindelse med midtpartiet av hvert ldp til å danne det opplegg som er vist i fig. 8. I denne stilling klemmes rorsegmentene 3^2 sammen ved begge ender derav, idet hetten 3^6 anvendes i den ene ende, for å frembringe det sammensatte sentralror 326. Hele operasjonen utfores lett og greit med banene opphengt på den viste måte slik at hurtig sammensetning av membranenheten utfores på en enkel måte.

En alternativ metode for oppspenning av det femlags lamellat

368 vist i fig. 8 går ut på at lamellatet 368 trekkes fra for-rådsrullene ved hjelp av en passende klemme 376. Lamellatet 368 strekkes diagonalt inntil det når strekkvalsen 375 som vist i fig. 8. Ved dette tidspunkt bringes strekkvalsen 374-, som til å begynne med var anbragt noe over og til venstre for pressvalsene 370 vist i fig. 8, til.å bevege seg ién nærmest nedoverrettet retning og trekker lamellatet 368 med seg inntil den når den stilling som vist i fig. 8. Når strekkvalsen 37^ når den bnskede posisjon, beveges strekkvalsen 373)som til å begynne med befant seg i en stilling over og til siden for strekkvalsen 374- på mot-satt side av den hvor strekkvalsen 375 befant seg, på tvers og trekker med seg lamellatet 368, inntil strekkvalsen 373 inntar den stilling som vist i fig. 8. En slik operasjon vil. eliminere behovet for å tre lamellatet 368 rundt strekkvalsene, og med-

fører naturligvis en ytterligere utgiftsreduksjon for fremstillingen.

De forskjellige lop av det femlags lamellat 368 holdes under

svakt strekk ved hjelp av strekkinnretningene som er festet til de bevegelige valser 373 og 374- og til klemmeinnretningen 376. Strekkinnretningene er skjematisk illustrert i fig. 8 ved hjelp

av vekter som henger ned fra repene som er forbundet til strekkvalsene og klemmen. Det er klart at hvilke som helst passende strekkinnretninger kan anvendes, fortrinnsvis slike som tillater bevegelse i lengderetningen av de gjenstander som holdes under strekk.

1'Vjr de seks blad av det femlags lamellat 368 viles rundt det sammensatte sentralrbr 326, kan enden av det bverste hbyre blad skilles fra lamellatet som kommer ut fra trykkvalsene 370 og,

om onskes, understbttes ved hjelp av en klemme og valseinnretning tilsvarende klemmen 376 og valsen 375. Alternativt kan oppviklingen

av membranenheten synkroniseres med fremstillingen av det fem-

lags lamellat slik at kuttingen ikke, behover å utfores for spiralviklingen i det vesentlige er fullfort.

Ved å opprettholde strekk på lopene gjennom omtrent hele perioden med opp viklingen av den spiralf ormete membranenhet 314-, sikres det at de forskjellige blad vikles jevnt omkring det sammensatte sentralror 326. I den metode.som er illustrert i fig. 8 utfores viklingen i retning med urviseren. Når viklingen i det vesentlige er fullfort og de bevegelige strekkvalser 373 og 374- og klemmen 376 er kommet omtrent til anlegg mot den ytre omkrets av spiralviklingene, stoppes omdreiningen av det sammensatte sentralror 326 og bladene losnes fra forbindelsen med strekkvalsene 373 og 37*+ og klemmen 376.. En losbar forbindelse kan anordnes mellom repet 377 og valsen 373 (°g repet 378 og valsen 37*0 slik at valsen 373 kan trekkes aksialt tilbake fra bretten mellom lopene i de femlags lamellat. Alternativt kan det femlags lamellat 368 kuttes omtrent ved toppen av bretten for å losgjore den bevegelige valse. I det siste tilfelle forsegles de ytre avkuttede ender av det femlags lamellat, og også endene(av de andre blad, for å forhindre strom av fluidum inn i eller ut av disses kanter ved den ytre sideoverflate av den spiralviklede enhet.

I membranenheten 31*+) er det ytre sideflateareal av de spiralviklede membranblad isolert mot innstrømning og utstromning av fodeblanding, og en hvilken som helst passende metode kan anvendes for å utfore den isolering. F. eks. kan de ytre ender av separatorarkene 3Mt forsegles mellom nabomembraner 338 og sideflaten av den spiralviklede membranenhet pakkes stramt inn i en ugjennomtrengelig film med trykk-klebende overflate eller en klebeevne som sikrer klebingen av dets overlappende kanter. En lignende forsegling som den som er droftet i det foregående kan da anvendes inne i skiller apparatet 110 for å forhindre at fodeblandingen passerer utenom membranenheten 31<1>*.

Selv om membranenheten 31<*>+ er illustrert på et. grunnlag av tre

lop med femlags lamellat, som frembringer seks generelt radialt forlopende blad, vil det være klart at et storre eller mindre

antall lop, f.eks. to eller fem løp kan anvendes. Det er klart at jo større antall blad som anvendes, desto mer fordelaktig er den ovenfor beskrevne metode som tillater en systematisk, velordnet og økonomisk fremstilling av en membranenhet med et slikt flertall blad.

Ennå en alternativ utforelsesform for en membranenhet er illustrert i fig. 1T - 14-. En membranenhet 4-14- er vist omfattende et sentralror 4-26 som inneholder aksialt forlopende kanalinnretninger 4-25 i form av et flertall perifere hulrom. Hvert hulrom har en tverrsnittsform som omtrent tilsvarer dråpeform.

Som det best ses av fig. 12, strekker et lamellert ark sammensatt av underlagsmaterial 4-34- og membran 4-38 seg inn i hvert hulrom 4-25 i sentralroret 4-26 og er generelt; anbragt mellom sideveggen av hulrommet og et innsatslegeme 4-28 hvorom arket er slått.

Innsatslegemet 4-28 har samme form som det dråpeformete hulrom

men har tilsvarende mindre tverrsnitt slik at det passer inn i hulrommet<4>-25 med lamellat-ark-materialet 4-68 slått rundt seg. Innsatslegemene 4-28 er langstrakte og har en lengde noe storre enn bredåen av de tilhørende ark. Hulrommene<4>-25 er fortrinnsvis formet slik at når en gang innsatslegemet 4-28 og tilhørende arkmaterial er tilpasset deri, kan de, ikke uten videre fjernes. Dette kan oppnås f. eks. ved å utforme hulrommene 4-25 slik at aksial innsetting er nødvendig eller ved å fremstilles sentral-røret av passende elastisk material, f.eks. syntetisk plast, og , forme innsatslegemet 4-28 slik at de fores inn i sideretningen med sneppertvirkning. I den illustrerte utforelsesform er de to innsatslegemer 4-28 fremstilt av passende material, f. eks. plast, og omslutter et aksialt forlopende hull 4-4-9 som i hele.sin lengde er forbundet med utsiden av innsatslegemet gjennom generelt radialt forløpende hull eller paforasjoner 4-4-7. Hullene 4-4-7 forbinder følgelig de strømningskanal-givende ark av underlagsmaterial 4-34-med det aksialt forløpende hull 4-4-9..Alternativt kan innsatslegemet 4-28 fremstilles av et porøst material, som f. eks. sintret metall eller stiv skumplast.

Som det best ses av fig. 12, er en tynn plate av semipermeabelt membranmaterial 4-38 anordnet inntil en overflate av underlagsmaterialet 4-34-, idet den er forbundet med dette langs dettes ovre og nedre kanter, og er også innesluttet mellom hulrommets sidevegger og innsatslegemet<4>-28. Denne anordning letter passeringen av gjennomtrengt produkt fra underlagsmaterialet 4-34- inn i det sentrale hulrom 4-4-9 gjennom antallet av radiale hull 4-4-7 anordnet langs lengden av innsatslegemet 4-28. Et ark eller lag av separatormaterial 4-4-4- er anordnet inntil overflaten av hvert av de semipermeable membranark 4-38 (se fig. 11 )

og tjener til å fremskaffe generelt loddrett forlopende gjennom-strømningspassasjer hvorigjennom fodeblandingen tilfores både til overflaten av det nevnte semipermeable membranark 4-38 og til arket 4-38 som kommer ut fra det neste nærliggende hulrom<4>-25.

Alle kanter av lamellat-arkene 4-68 er på passende måte forseglet slik at enhver inntrengning av fodeblandingen fra separatormaterialet 4-4-4- inn i arkene forhindres.

Hvert innsatslegeme 4-28 med sitt tilhørende ark av underlagsmaterial 4-34-, par av ark av semipermeabrit membranmaterial 4-38,

og arket av separatormaterial 4-4-4- omtales som en membranenhets-komponent. Som det fremgår av fig. 12 kan hver membranenhets-komponent settes individuelt sammen som en komplett enhet slik at for å sette sammen den fullstendige membranenhet 4-14- er det bare nodvendig å ta det ønskede antall av delkomponenter og sette dem inn i de respektive hulrom 4-25 i sentralrøret 4-26 og deretter å vikle opp antallet av de sammensatte blad i spiral omkring dette. Den ytre sideflate av membranenheten 4-14- pakkes inn på samme generelle måte som beskrevet i det foregående med henvisning til enheten 114- illustrert i fig. 5 og 6.

For å forsegle de øvre ender av de aksiale kanaler 4-4-9 inne i hulrommene 4-25, er en passende hette 4-4-6 festet til toppen av sentralrøret 4-26. Den illustrerte hette 4-4-6, som ses i fig. 13, inneholder et nedhengende tynnvegget skjørt 4-4-8 av tilstrekkelig diameter til å passe akkurat rundt sideflaten av sentralrøret 4-26 og de ytre bueformete sideflater av innsatslegemet 4-28 når de settes inn i hulrommene 4-25. Innsatslegemet 4-28 kan fremstilles slik at det er lenger enn membranarket og strekker seg sammen med sentralrøret 14-26 opp over membranarkene, slik at hetten 4-4-6 når den festes på toppen derav vil hvile på sentralroret 4-26 og innsatslegemet 4-26 og forsegle de aksiale kanaler 4-4-9 overfor det tilforte fluidum. Det kan selvfolgelig anvendes andre hette-typer. F. eks. kan hetten 4-4-6 ha et generelt plansirkulært topp-parti og omfatte et passende antall av nedhengende generelt dråpeformete plugger som passer inn i de ovre ender av hulrommene<4>-25 og butter mot og forsegler de ovre ender av innsatslegemene 4-28.

Av den foregående beskrivelse fremgår det at oppbygningen av

den viste membranenhet 4-14- egner seg for masseproduksjonsteknikk på grunn av den separate relativt enkle sammensetning av de individuelle delkomponenter som deretter kan innstalleres i sentralroret 4-26 som en del av et påfølgende separat fabrikasjonstrinn.

Det fremgår også at denne teknikk, selv om den er illustrert og drøftet med henvisning til den enhet som er vist i fig. 11-13?hvori bare to membrandelkomponenter anvendes, har ennå storre fordeler ved forenkling av fremstillingen av en membranenhet som anvender et stort antall stromningskanal-givende ark av underlagsmaterial 4-34-. For å illustrere dette faktum, er fig. 1<4>- tatt med og viser et sentralror 4-26' som omfatter ti hulrom 4-25' likt fordelt rundt omkretsen. Det skal forståes at de .fordeler som folger av den enkle sammensetningsoperasjonen for membranenheten 4-14- vist i fig. 11, økes når en membranenhet fremstilles under anvendelse av et sentralror 4-26'.

Virkemåten for skilleapparatet' blir generelt den samme uansett hvilken av membranenhetene (14-, 114-,214-,314- eller 4-14-) som anvendes. Når f.eks. en gassblanding skal skilles, kan fodeblandingen fores inn i toppen av apparatet 110 gjennom innløpet 115 og strømmer til bunnen av enheten gjennom kanalene som fremskaffes av separatormaterialet. Under sin vandring nedover gjennom apparatet vil en andel av gassblandingen diffundere gjennom membranarkene og til slutt når den aksiale oppsamlingskanal i midten av sentralrøret og går ut fra skilleapparatet 110 gjennom det nedre utlopsrør 118. Fødeblandingen, minus diffundert gass eller gasser, går ut gjennom sideutløpsrøret 124-.

Virkemåten er tilsvarende ved skilling av en blanding av væsker eller en flytende opplosning inneholdende et opplosningsmiddel og en' opplost bestanddel. F. eks., hvis det i det siste tilfelle utfores en utskilling av ferskvann fra sjovann, anvendes passende osmotiske membraner. Sjovannet pumpes inn i enheten gjennom innlopsroret 115 med tilstrekkelig hoyt trykk. Det ferskvann som har trengt gjennom membranene går ut gjennom bunn-utlopet 118, og det mer konsentrerte sjovann går ut gjennom sideutlopsroret 124-. Hvis f. eks. fruktsaft skal konsentreres, mates fruktsaften inn i toppen av apparatet 110 gjennom innlopskanalen 115, vann går ut gjennom bunnutlopsroret 118, og den konsentrerte fruktsaft går ut gjennom sideutlopsroret 124-.

Beskrivelsen har generelt henvist til semipermeable membraner, underlagsmaterial og separatormaterial i form av separate og særlige ark for deres innforing i enheten, men dette behover nød-vendigvis ikke alltid være tilfelle, selv om det på det nåværende tidspunkt antas at denne teknikk er mest brukbar og okonomisk. F.eks. kan et av lagene, som f.eks. den semipermeable membran, fremstilles forst og deretter kan underlagsmaterial-skiktet og separator-skiktet avsettes på dette, som f.eks. ved å ekstrudere et lag av syntetisk skumplast eller annet passende material i forbindelse dermed. Således er det f.eks. fullt mulig å foreta rifen opprinnelige ekstrudering av et flerlags lamellat hvori et eller flere av lagene har egenskaper som for en semipermeabel membran. Videre omfatter hele tiden de tolags osmotiske membraner som tidligere er beskrevet to distinkte lag eller ark og kan således tenkes brukt som etk§mbinert membran-understottende material, hvor det bare er nodvendig å oke styrken av det porose lag slik at det vil motstå sammentrykking under driftstrykk og vil således fortsatt inneholde tilstrekkelig stromningskanaler i det porose lag.

Claims (21)

1. Membranenhet for anvendelse i apparater for å skille en forste fluidumskomponent fra en blanding av den forste fluidumskomponent og en ytterligere komponent, ortfattende en sentral rordel (26, 126, 226, 326, 4-26) med en aksial gjennomstromningskanal, et arklignende underlagsblad (3*+, 13<*>+)234-, 33<*>+)4-34-) som strekker seg generelt radialt utover fra rordelen, idet det arklignende underlagsmaterial består av et porbst materiell og fremskaffer selv interne gjennomstromningskanaler for fluidumstrommen i hulrommene deri, et ark av semipermeabel membran (38, 138, 238, 338,

4-38) anbragt med en overflate i flate-mot-flate kontakt med minst en overflate av det arklignende underlagsblad for å fremskaffe grupper omfattende et arklignende blad og en tilliggende membran, idet den semipermeable membran tillater gjennomstrbmning av den forste fluidumskomponent mens den hindrer gjennomstromning av den annen komponent, idet det arklignende blad og den tilliggende membran er viklet i spiral på rordelen, samt innretninger (4-4-, 14-4-, 24-4-, 3^, 4-4-4-) for å fremskaffe en tilforsels-gjennomstromningskanal inntil den annen overflate av den semipermeable membran, idet de indre gjennomstromningskanaler idet arklignende blad er i kommunikasjon med den aksiale gjennomstromningskanal i rordelen,karakterisert vedat det er anordnet et flertall radialt forlopende blad av underlagsmaterial (34-, 13*+ 5 23<*>+, 33*+ ) 4-34-), med minst ett membranark (38,138, 238, 338, 4-38) tilknyttet hvert ark, idet antallet av ark og membraner er viklet i spiral i overlappende forhold til hverandre omkring rordelen på et og samme lengdeavsnitt av denne, hvorved den gjennomsnittlige lengde for stromningsbanen for den gjennomsivende fbrste fluidumskomponent spiralformet innover i underlagsmaterialet til rordelen (26, 126, 226, 326, 4-26) forkortes.

2. Membranenhet som angitt i krav 1,karakterisertved at arket av semipermeabel membran (38) som er anordnet inntil en overflate av et arklignende blad (34-) er brettet tilbake over seg selv for å danne en to-bladet sandwich-sammensetning (30), idet innretningene (4-4) som fremskaffer gjennomstromningskanaler for fluidumstilfbrselen er anordnet mellom bladene i sandwich-sammensetningen.

3. Membranenhet som angitt i krav 2,karakterisertved at det anvendes et flertall av to-bladede membran-sandwich-sammensetninger (30), hver anordnet mellom hvert tilliggende par av blader av underlagsmaterial (3<*>+).

4-. Membranenhet som angitt i krav 1-3, med en rordel (26) hvor det hule ror har huller (60) i sine sidevegger,karakterisert vedat et lag av underlagsmaterial (34-a) fullstendig omgir roret i sideretningen i området ved hullene.

5. Membranenhet som angitt i krav 1,karakterisertved at de arklignende blad av underlagsmaterial (13*+? 234-, 334-) strekker seg inn i rordelen.

6. Membranenhet som angitt i krav 1-5,karakterisert vedat minst to blad (134-, 234-, 33<*>+) er dannet av et enkelt lag av underlagsmaterial som strekker seg tvers gjennom rordelen (126, 226, 326) og står radialt ut derfra på minst to forskjellige steder.

7. Membranenhet som angitt i krav 5,karakterisertved at bladene (131+? 234-, 33*+) strekker seg inn i den aksiale gjennomstromningskanal (125, 225, 325) i rordelen (126, 226, 326).

8. Membranenhet som angitt i krav 6 eller 7,karakterisert vedat rordelen (126, 226) er dannet av et flertall seksjoner (14-2, 24-2) i sideveggen i et ror.

9. Membranenhet som angitt i krav 6 eller 7,karakterisert vedat rordelen (326) utgjbres av et flertall separate porose ror (3^2) med trekantet^ tverrsnitt.

10. Membranenhet som angitt i krav 9,karakterisertved at de trekantede ror (34-2) har perforeringer (3^7) i minst en av sine sidevegger.

11. Membranenhet som angitt i krav 6-10,karakterisert vedat arket av semipermeabel membran (138,338) også strekker seg tvers gjennom rordelen (126,326) og står radialt ut fra dette på minst to forskjellige steder.

12. Membranenhet som angitt i krav 11,karakterisertved at et par ark av semipermeabel membran (138) er anordnet med den ene av sine overflater i flate-mot-flate kontakt med en overflate av underlagsmaterialet (13<*>+) og hvori de deler av membranarkene som ligger inne i rordelen (126) er perforert (14-0).

13. Membranenhet som angitt i krav 6,karakterisertved at minst to lag av underlagsmaterial (134-, 23<*>+, 33<*>+) strekker seg tvers gjennom rordelen (126, 226, 326) og to ark av semipermeable membraner (138?238, 338) er anordnet mellom tilliggende blader av underlagsmaterialet og et lag av skillematerial (14-4-, 24-4-, 2><1>^) som sorger for en g jennomstromningskanal for til-førselen er anordnet mellom hver av de to sistnevnte to-arks membranpar.

14-. Membranenhet som angitt i krav 13,karakterisertved at de to ark av membraner (338) og det mellomliggende lag av skillematerial (34-4-) også strekker seg tvers gjennom rordelen (326) mellom de nevnte lag av underlagsmaterial (33*+)-

15. Membranenhet som angitt i krav 14-,karakterisertved at rordelen (326) er dannet av et flertall rorsegmenter (34-2) med individuell rorform.

16. Membranenhet som angitt i krav 1,karakterisertved at rordelen (4^26, 4-26') inneholder et flertall aksialt forlopende hulrom (<4>-2?) som hver åpner seg ut mot rordelens omkrets og hvori et langstrakt innsatslegeme (4-28) er anordnet i hvert av hulrommene, idet den del av underlagsmaterialbladene (4-34-) som strekker seg inn i rordelen befinner seg mellom innsatslegemene og sideveggene i hulrommene.

17. Membranenhet som angitt i krav 16,karakterisertved at innsatslegemene (4-28) hvert omfatter et aksialt forlopende hulrom i kommunikasjon med sideflaten av innsatslegemet.

18. Membranenhet som angitt i krav 16 eller 17,karakterisert vedat hvert av innsatslegemene (4-28) er en del av en integrert komponent omfattende et sammensatt laminat av et lag av underlagsmaterial (4-34-) og et ark av semipermeabel membran (4-38) med samme utstrekning, hvilket laminat er brettet tilbake over seg selv rundt innsatslegemet og omgir dette i sideretningen med underlagsmaterialet inntil sideflaten av innsatslegemet.

19. Membranenhet som angitt i krav 18,karakterisertved at et lag av porbst skillematerial (4-4-4-) som utgjor en gjennomstromningskanal for fluidumstilforselen ligger inntil den ene av membranbladene (4-38) og er tilknyttet som en del av hver integrert komponent, og hvori kantene av underlagsmateriallaget (4-34-) er forseglet for å forhindre fluidumstrom derigjennom og er også forenet med kantene av det semipermeable membranark.

20. Membranenhet som angitt i krav 18 eller 19,karakterisert vedat en tverrsnittsdimensjon av en del av innsatslegemet (<4>-28) er av tilstrekkelig stbrrelse slik at innsatslegemet sammen med dets omgivende sammensatte laminat ikke kan trekkes radialt ut fra den perifere åpning for hulrommet (<4>-25) uten deformasjon av rordelen.

21. Membranenhet som angitt i krav 20,karakterisertved at tverrsnittsformen for innsatslegemet og tverrsnitts-legemet for hulrommet begge har dråpeform.