NO158856B - Innretning for filtrering og separering av stroemningsmedier, saerlig for vannavsalting og vannrensing med omvendt osmose eller ultrafiltrering. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en innretning for filtrering og separering av strømningsmedier, særlig for vannavsalting og vannrensing med omvendt osmose eller ultrafiltrering, med flere seriekoplede, på hverandre stablede sirkelskiveformede filterelementer som hver består av en tallerkenlignende bæreplate, en tallerkenlignende ledeplate og en mellom bæreplaten og ledeplaten liggende, med filtersjikt forsynt membran, hvorhos det ved endene av filterelementstabelen er anordnet skiveformede trykkplater som holder stabelen sammenspent ved hjelp av en gjennom sentrale åpninger i filterelementene ført bolt.

For at filterinnretninger av denne type, eksempelvis som kjent fra US-PS 3.847.818, skal kunne drives på en økonomisk måte,

er det vesentlig at de i et hus anordnede filterelementer er lett tilgjengelige, slik at de raskt kan settes på plass og byttes ut. I idealtilfellet bør det være nok, bortsett fra strømningsmiddelkoblingene, bare å løsgjøre en eneste forbindelse for å få tilgang til filterelementstabelen. For en økonomisk drift av en slik filterinnretning er det imidlertid også nødvendig at den kan drives med et relativt høyt trykk. Dette gir kritiske tetningsproblemer når hele filterinnretningen bare holdes sammen ved hjelp av eneste spennbolt. Dersom man for redusering av tetningsvanskelighetene anvender i den ene enden lukkede rørformede hus, så blir slike hus meget dyre, hva enten man utformer den lukkede husende som en enhet-lig kuppel eller hvelving, eller ved denne lukkede ende har spent på et lokk på en ringflens.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er derfor å tilveie-bringe en forbedret filterinnretning av den innledningsvis nevnte type, slik at det små omkostninger blir mulig å bytte ut de stablede filterelementer, uten at man herved støter på tetningsproblemer.

Ifølge oppfinnelsen foreslås det derfor at det som ytterhus

for filterelementstabelen er anordnet i begge ender åpent rør hvis innerdiameter er lik eller større enn stabeldiameteren,

og ved at trykkplatene ved sin ytteromkrets har ringspor hvis

i hovedsaken radielle sidevegger er slik skråstilt mot rør-endene at i sporene anordnede tetningsringer ved et indre overtrykk trykkes radielt og aksialt utover mot rørets innervegg, idet filterelementstabelen kan trekkes ut av røret ved likt inner- og yttertrykk.

Den nye filterinnretning er særlig enkel å demontere og å mont-ere igjen, idet man løsner spennboltforbindelser. I den trykk-løse tilstand kan hele filterelementstabelen trekkes ut av røret. Ved en innsetting igjen i omvendt retning sørger det i det indre av filterinnretningen tilveiebragte trykk for at de i trykkplatene anbragte ringtetninger trykkes radielt utover, idet tetningstrykket blir større jo større det nevnte innertrykk i huset er.

Ytterligere detaljer og trekk ved oppfinnelsen vil gå frem av underkravene.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til teg-ningene hvor:

Figur 1 viser et aksialt snitt gjennom den fremre enden av

en innretning for vannavsalting ved hjelp av omvendt osmose,

figur 2 viser den bakre enden til den i figur 1 viste innretning, hvis enkeltdeler er vist i figurene 4-12,

figur 3 viser et riss av skruelåsen for den sentrale spennbolt, figur 4 viser et riss av den fremre trykkplate,

figur 5 viser et tverrsnitt etter snittlinjen V-V i figur 4, figur 6 viser et riss av en ledeplate i et filterelement, figur 7 viser et tverrsnitt etter snittlinjen VII-VII i fig.6, figur 8 viser et riss av en membranbæreplate,

figur 9 viser et tverrsnitt etter snittlinjen IX-IX i figur 8,

figur 10 viser et riss av en skive- og fordelerplate,

figur 11 viser et tverrsnitt etter snittlinjen XI-XI i fig. 10, figur 12 viser et riss av den bakre trykkplate, og figur 13 viser et tverrsnitt etter snittlinjen XIII-XIII i

figur 12.

Den i figurene 1 og 2 omtrent i normal størrelse viste nye innretning for filtrering og separering av strømningsmedier har som ytterhus et i begge ender åpent rør 1 som eksempelvis kan ha en lengde på 1 meter. I dette rørhuset er det anordnet en filterelementstabel hvis enkeltelementer skal beskrives nærmere nedenfor.

Filterelementstabelen 2 ligger inne i røret 1 mellom en fremre trykkplate 3 og en bakre trykkplate 4. En sentral spennbolt 5 går gjennom hele innretningen. Spennbolten har et gjengeparti 9 hvormed bolten er skrudd inn i en gjengeboring 10 i den bakre trykkplate. Bolten 5 går gjennom samtlige elementer i stabelen og går også gjennom en sentral boring 13 i den fremre trykkplate. Stabelen 2 spennes sammen derved at den fremre trykkplate 3 påvirkes av en mutter 7 som skrus på gjengepartiet 6 på bolten 5, med mellomlegg av en underlagsskive 8.

Samtlige tilknytninger for innretningen befinner seg i den fremre trykkplate 3. Det dreier seg her om en tilløpskobling 11 for råvannet,en avløpskobling 12 for saltoppløsning og et permeatavløp. Permeatet forlater innretningen på en måte som skal forklares nærmere nedenfor, og går ut gjennom kanaler som dannes av akseparallelle spor 51 mellom boringen 13 i den fremre trykkplate 3 og spennbolten 5 (se figur 3).

Tilløpskoblingen 11 kan være en gjengeboring, som antydet i figur 1. Denne akseparallelle gjengeboring 11 har forbindelse med et ringspor 14 på ytteromkretsen til trykkplaten 3.

I strømningsretningen bak ringsporet 14 har trykkplaten 3 en redusert diameter som i hovedsaken stemmer overens med ytter-diameteren til filterelementstabelen 2 som er litt mindre enn innerdiameteren i røret 1. På denne måten kan råvann som til-føres i tilløpet 11 nå helt frem til den i figur 2 viste bakre ende av innretningen gjennom den sylinderringformede spalt 15 mellom filterelementstabelen og huset.

Ved innretningens bakre ende er det foran den bakre trykkplate

4 anordnet en skyve- eller fordelerplate 16 som er vist nærmere i figurene 10 og 11 og som har en sentral boring 21. Denne platen 16, som er tallerkenformet og avstøtter seg mot trykkplaten 4 har radielt rettede boringer 17 og akseparallelle boringer 18. På denne måten kan det råvann som kommer gjennom den sylinderringformede spalt 15 fordeles over filterelementstabelens bakre endeflate for så å strømme gjennom de enkelte filterelementer i stabelen. En mellom fordelerplaten 16 og trykkplaten 4 anordnet tetning 44 forhindrer at det tilstrøm-mende råvann kommer frem til spennbolten.

De enkelte filterelementer i stabelen består av en bæreplate

61, en ledeplate 71 og en mellom disse to plater anordnet membran 81. I membranstabelen vil det etter hverandre ligge: en ledeplate 71, en membran 81, en bæreplate 61, en membran 81, en ledeplate 71, en membran 81 osv. Som vist i figurene 6 og 7 består den tynnveggede ledeplate 71 av en ringskive som i området ved den sentrale boring 74 er forsynt med en ringkrave 73 og ved ytteromkretsen er forsynt med en ringkrave 72.

I nærheten av den sentrale åpning er det i ledeplaten 71 tatt ut flere aksiale gjennomgangsåpninger 75.

Den i figurene 8 og 9 viste bæreplate 61 er også meget tynn-vegget utført. Ved sin ytteromkrets har den flere aksiale gjennomgående åpninger 65. Videre har den en sentral boring 64 som på samme måte som den sentrale boring 74 i ledeskiven

71 kan legge an mot ytteromkretsen til spennbolten 5. Bæreplaten 61 er på begge sider belagt med en membran 81. Mellom bæreplaten. 61 og undersiden til membranen 81 kan det på i og for seg kjent måte være anordnet et tynt vevnadssjikt, slik at det gjennom membranen gåtte permeat lettere kan finne veien til permeatutløpet. Membranene er ved omkretsen fortrinnsvis klebet sammen med omkretsen til bæreplaten 61, innenfor de aksiale åpninger 65, slik at det her i forbindelse med ringkrav-en 72 på ledeplaten 71 oppstår en tett forbindelse. Den sentrale boring 63 i bæreplaten er ikke sirkelrund, men har utvid-elser hvorigjennom det mellom membran- og bæreplate utskilte permeat kan nå frem til permeatavløpssporene 51 langs spennbolten 5.

Filterelementstabelen gjennomstrømmes på følgende måte. Råvannet som går gjennom spalten 15 mot filterinnretningens høyre ende vil gjennom de radielle boringer 17 i fordelerplaten 16 gå inn i ringrommet 84 mellom bakre trykkplate 4 og fordelerplaten 16. Gjennom de aksiale boringer 18 og 19 vil råvannet spre seg mot den på den andre siden av fordelerplaten 16 anordnede membran. Permeatet som har gått gjennom membranen 81 kan, fordi det er anordnet en tetning ved ytteromkretsen, bare gå videre mot midten, det vil si inn mot spennbolten 5. I spennboltens mantelflate føres permeatet gjennom permeatutløps-sporene 51 møt innretningens venstre ende (figur 1), hvor permeatet kan gå ut langs bolten og oppfanges. Det som følge av permeattapet anrikede råvann strømmer fra innretningens høyre ende og mot den venstre ende, idet det etter hver passering av boringene 75 i ledeplatene 71 går radielt utover og etter passering av de aksiale boringer eller åpninger 75 i skilleplatene går radielt innover og helt frem til det ringrom 85 som står i forbindelse med utløpet 12.

Ved omkretsen til spennbolten 5 vil det stadig samle seg opp permeat, mens råvannet går fra høyre mot venstre i figurene 1 og 2, og det er derfor nødvendig at avløpskanalene stadig øker. For dette formål er det i figur 3 viste fire par av permeat-avløpsspor 51 ikke alle ført helt til boltens 5 bakre ende, altså den i figur 2 viste ende. Man kan eksempelvis tenke seg at ett sporpar 51 strekker seg over hele arbeidslengden til bolten 5, mens et ytterligere par spor 51 strekker seg over 75%, henholdsvis 50%, henholdsvis 25% av boltlengden. En annen mulighet består i å anordne en eneste permeatavløpskanal og la denne få stadig økende tverrsnitt fra høyre mot venstre.' Anvendelsen av flere par permeatavløpsspor som strekker seg over ulike lengder av modulblokken er å foretrekke, fordi man derved får mulighet for lokalisering av feilsteder i modulblokken. Når man kan fastslå at det i enkelte permeatavløpsspor forefinnes rent permeat, så følger herav at det i et av disse spor dekkede områder i modulblokken ikke foreligger noen for-styrrelser. På den annen side vil det alltid i enkelte spor forekomme en forurensing av permeatet med råvann dersom det av disse spor dekkede områder i modulblokken har utettheter overfor råvannet.

Avtetningen mellom membranenhetene og spennbolten, henholdsvis permeatavløpskanalen, skjer ved hjelp av de mellomlagte O-ringer 82. En avtetning ved ytteromkretsen mot det tilstrøm-mende råvann i den sylinderringformede spalt 15 og mot råvann-henholdsvis saltoppløsningskanalene mellom membranenhetene kan likeledes være anordnet. Vanligvis vil dette imidlertid ikke være nødvendig, dersom man kleber membranene mot støtteplaten. Ved ytterenden av modulblokken (figur 2 høyre) kan det oppstå maksimale differansetrykk, på eksempelvis 5 bar. Dersom det her forekommer en utetthet, så vil dette bare medføre at en del av det ennå ikke bearbeidede råvann kommer inn i den høy-konsentrerte saltoppløsning og går ut sammen med denne. Dette påvirker ikke funksjonsdyktigheten til modulblokken. Ved modulblokkens indre ende (figur 1 venstre) vil det praktisk talt ikke oppstå noen trykkdifferanser).

Den foran beskrevne modulblokk henholdsvis filtreringsinnret-ning kan fremfor alt fremstilles på en meget prisgunstig måte fordi innretningen holdes samen med en eneste spennbolt 5 og en gjengemutter 7. Denne gjengeforbindelsen mellom trykkplatene 3 og 4 og spennbolten 5 sørger dessuten i forbindelse med det under drift inne i innretningen herskende trykk for en til-fredsstillende avtetning av huset, og denne avtetningen blir bedre og sikrere jo høyere innertrykket i huset er. Som figur ene 1 og 2 viser er det ved omkretsen til trykkplatene 3 og 4 anordnet ringspor 31 og 41. Her er det lagt inn tettende fi-ringer 33,43. Det spesielle ved denne omkretstetningen består i at ringsporene 31 og 41 ved den mot røråpningen vendte side har sideveger 32, henholdsvis 42 som divergerer utover. Disse skråstilte sidevegger 32 og 42 medfører at tetningsringene 33 og 43 ikke bare trykkes aksialt utover ved et innertrykk i filterinnretningen, men også utvides radielt. Tetningsringene 33 og 43 vil derfor legge seg inn i det med spiss vinkel utformede rom som oppstår mellom innerveggen i røret 1 og den skrå spor-sidevegg 32, henholdsvis 42.

Ifølge oppfinnelsen har man således med minst mulig plassbehov tilveiebragt en meget driftsikker modulblokk, hvis filterelementer kan tas ut etter løsgjøring av en eneste mutter, og hvis hus på en særlig prisgunstig måte kan tilveiebringes av et i vanlig handel tilgjengelig, i begge ender åpent trykkfast rør, samtidig som man med enkle midler kan oppnå en sikker avtetning.

Bygger man eksempelvis opp en modulblokk med en lengde på lm og en innerdiameter på 20cm, så kan man alt etter tykkelsen for membranelementene, varierende mellom 2 og 4 mm, anbringer mellom 200-400 plater, hvilket vil svare til en total arbeids-flate på 5m<2> eller mer.

Claims (7)

1. Innretning for filtrering og separering av strømningsmedier, særlig for vannavsalting og vannrensing med omvendt osmose eller ultrafiltrering, med flere seriekoplede, på hverandre stablede sirkelskiveformede filterelementer som hver består av en tallerkenlignende bæreplate (6), en tallerkenlignende ledeplate (71) og en mellom bæreplaten og ledeplaten liggende, med filtersjikt forsynt membran (81), hvorhos det ved endene av filterelementstabelen (2) er anordnet skiveformede trykkplater som holder stabelen sammenspent ved hjelp av en gjennom sentrale åpninger i filterelementene ført bolt (5), karakterisert ved at det som ytterhus for filterelementstabelen (2) er anordnet i begge ender åpent rør (1) hvis innerdiameter er lik eller større enn stabeldiameteren, og ved at trykkplatene (3,4) ved sin ytteromkrets har ringspor (31,41) hvis i hovedsaken radielle sidevegger (32,42) er slik skråstilt mot rørendene at i sporene (31,42) anordnede tetningsringer (33,43) ved et indre overtrykk trykkes radielt og aksialt utover mot rørets innervegg, idet filterelementstabelen (2) kan trekkes ut av røret (1) ved likt inner- og yttertrykk.

2. Innretning ifølge krav 1,karakterisert ved at den sentrale spennbolt (5) mellom trykkplatene (3,4) i sin mantelflate har akseparallelle permeatavløpsspor (51) som utenfor filterstabelen (2) er forbundet med en permeatavløps-ledning.

3. Innretning ifølge krav 2, karakterisert ved at avløpssporene (51) mellom filterelementstabelens tilløps-side og avløpsside er utformet med stadig økende tverrsnitt.

4. Innretning ifølge krav 2,karakterisert ved at de på spennboltens (5) mantelflate anordnede permeatavløps-spor (51) strekker seg ulikt langt i retning mot filterelementstabelens avløpsende sett ifra filterelementstabelens tilløpsende, i samsvar med en regelmessig avtrapping.

5. Innretning ifølge krav 4,karakterisert ved at en tilløpstilknytning (11) og en avløpstilknytning (12) er anordnet i en og samme trykkplate (3) og at det for forbindelse av en av de i trykkplaten (3) anordnede tilknytninger (11) med den lengst borte liggende ende av filterelementstabelen (2) er sørget for en sylinderringformet ringspalt (15) mellom ytteromkretsen til filterelementstabelen (2) og innerveggen i rørhuset (1)

6. Innretning ifølge krav 5,karakterisert ved at det for en ytre avtetning av filterelementstabelen (2) mot den sylinderringformede spalt (15) i de enkelte filterelementer (19,20) er sørget for en sammenklebing av membranenes ytterkanter med bæreplatene.

7. Innretning ifølge krav 1-6, karakterisert ved at filterelementene (61,71,81) er slik sammenkoplet ved hjelp av aksiale gjennomgående åpninger (65,75) og avvekslende ved indre og ytre omkrets anordnede tetninger (82,83) at membranene i filterelementene i radiell retning avvekslende overstrømmes innenfra og utover og deretter utenfra og innover.