NO324179B1 - Fremgangsmate og innretning for avsalting av vann - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte til avsalting av vann med omvendt osmose ifølge innledningen i krav 1 og også en innretning til gjennomføring av denne fremgangsmåten, ifølge innledningen i krav 13.

En slik fremgangsmåte og en slik innretning er beskrevet i DE 199 33 147.2. Her blir saltvannet under et første trykk ledet inn i en trykkutligningsinnretning og fra trykkutligningsinnretningen under et andre høyere trykk ledet inn i en membranmodul, hvorved det fra membranmodulen blir ledet ut avsaltet vann og konsentrert saltvann. Avsaltet vann er her å forstå som vann med redusert saltinnhold i forhold til det saltvannet som ble ledet inn i innretningen. For her å forhøye virkningsgraden og dermed energiregnskapet for en slik fremgangsmåte og for en slik innretning, blir det der foreslått kontinuerlig å lede det konsentrerte saltvannet som er ledet ut av membranmodulen under det andre trykket inn i trykkutligningsinnretningen og der å benytte det til å pålegge saltvannet som blir ledet inn i trykkutligningsinnretningen det andre trykket og til innledning av saltvannet i membranmodulen. Innledningen av det konsentrerte saltvannet i trykkutligningsinnretningen foregår gjennom tilbakeslagsventiler og bortledningen av det konsentrerte saltvannet fra trykkutligningsinnretningen foregår her ved hjelp av styrte hovedventiler. Disse styrte hovedventilene er fortrinnsvis aktivt styrbare og anordnet i tilsvarende for-bindelsesledninger mellom membranmodulen og trykkutligningsinnretningen h.h.v. mellom trykkutligningsinnretningen og utgangen for det konsentrerte saltvannet.

En fremgangsmåte nevnt i innledningen og en innretning nevnt i innledningen er også kjent fra EP 0 028 913. Til utligning av trykktap er det der forutsatt en pumpe.

Fra DE 24 48 985 er gjenvinningen av energi fra en væske under høyt trykk ved hjelp av en vannmotor drevet med denne væsken kjent. Her er igjen forutsatt sylinder/ stempel-kombinasjoner som arbeider i motfase men som over en stempelstang står i forbindelse med en veivaksel som igjen blir drevet av et drivverk, for å utligne trykktap. Men i dette systemet er det noen iboende ulemper som for eksempel en komplisert opplagring og føring av stemplene og stempelstengene da disse gjennom veivakselen blir underkastet bevegelser i to retninger. Fra US 5 797 429 er det i figur 1 kjent en innretning til avsalting av vann ved omvendt osmose som til bortledning av konsentrert saltvann fra en membranmodul og av utskiftingsmidler er det forutsatt hovedventiler og parallelle sideventiler.

Fra US 6 017 200 er det kjent en innretning til avsalting av vann ved omvendt osmose med to stempel/sylinder-innretninger som arbeider i motsatte faser.

I de kjente fremgangsmåtene og de kjente innretningene blir hovedventilene belastet med et høyt trykk. Blir hovedventilene betjent oppstår det nettopp i det første øyeblikket ved åpningen h.h.v. i siste øyeblikk ved lukkingen av en slik hovedventil en høy mekanisk belastning. Men da disse hovedventilene er utformet for en stor gjennom-strømningsmengde må de være tilsvarende store og omfangsrike.

Da hovedventilene på grunn av sin størrelse og er relativt langsomme så er de spesielt i begynnelsen av åpningsforløpet og ved slutten av lukkeforløpet utsatt for relativt lange store trykkforandringer. Da slike innretninger mest mulig skal arbeide uten avbrudd står disse hovedventilene altså under en høy vedvarende belastning, på den ene siden gjennom størrelsen og varigheten av belastningen og på den andre siden hyppigheten av belastningene, slik at de blir utslitt tilsvarende raskt.

Til grunn for oppfinnelsen ligger derfor oppgaven å forbedre fremgangsmåten som ble nevnt i innledningen h.h.v. innretningen som ble nevnt i innledningen med hen-syn til de nevnte ulempene, og å utforme dem slik at hovedventilene blir mindre slitt.

Denne oppgaven blir, når man utgår fra fremgangsmåten nevnt i innledningen og innretningen nevnt i innledningen, løst gjennom fremgangsmåten ifølge krav 1 h.h.v. gjennom innretningen ifølge krav 13.

Kunnskapen som her ligger til grunn for oppfinnelsen er at det spesielt ved åpning og lukking av hovedventilene opptrer belastningstopper som det gjelder å unngå. Dette blir oppnådd ved hjelp av de forutsatte sideventilene ifølge oppfinnelsen, som også kan betegnes bypass-ventiler, hvor en del av trykket ved hovedventilene som opptrer ved åpning h.h.v. lukking av hovedventilene blir ledet. Til dette er egnede sideledninger rundt hovedventilene forutsatt, hvor sideventilene er anordnet.

Fortrinnsvis blir sideventilene styrt slik at de blir åpnet like før åpningen h.h.v. lukkingen av hovedventilene og/eller at de bare er åpnet under åpnings- h.h.v. lukkings-forløpet for hovedventilene. Ellers er sideventilene normalt lukket.

I en fordelaktig utforming har sideventilene et mindre tverrsnitt enn hovedventilene og sideventilene kan oppvise en betydelig høyere trykkmotstand. Dermed kan gjennom en passende styring belastningen på hovedventilene bli tydelig redusert og dermed deres levetid proporsjonalt forhøyet.

I en alternativ utforming av oppfinnelsen kan tverrsnittet av sideventilene være valgt etter ønske. Over tverrsnittet av sideventilene kan det også bli levert et bidrag til væsketransporten, noe som kan være forutsett gjennom passende styringer. Dette betyr at sideventilene er åpne h.h.v. lukket til samme tid som de tilsvarende hovedventilene som er anordnet parallelt med dem, men med den forskjellen at sideventilene blir åpnet noe tidligere enn de tilsvarende parallelle hovedventilene og lukket noe senere enn de parallelle hovedventilene for å avlaste disse.

I en utvalgt utforming av oppfinnelsen er det forutsatt en trykkbeholder som er forbundet med utgangen for bortledningen for det konsentrerte saltvannet fra membranmodulen og med inngangen til trykkutligningsinnretningen. Denne trykkbeholderen er derfor pålagt det samme trykket som selve det konsentrerte saltvannet. Formålet med denne trykkbeholderen er å utligne trykksvingninger som uunngåelig opptrer ved ventil-betjeningen som følge av volumtap, for å sikre et mest mulig konstant arbeidstrykk i membranmodulen.

I en annen fordelaktig utforming av oppfinnelsen er det forutsatt gjennomstrøm-ningsmengdebegrensere i tilledningene til sideventilene, som forhindrer en abrupt trykkutligning, i det de begrenser den maksimale gjennomstrømningsmengden og dermed bidrar til en langsom trykkutligning og dermed til langsomme trykkforandringer i stedet for sjokklignende svingninger. Disse kan være dimensjonert forskjellige for å utforme "strømningsmotstander" i forskjellige størrelser. Gjennomstrømningsmengdebegrenserne kan også være integrert i sideventilene da de allikevel har et lite tverrsnitt.

I en videreutforming av oppfinnelsen er det forutsatt at trykkutligningsinnretningen har to stempel/sylinder-innretninger som arbeider i motfase og at stemplene i stempel/sylinder-innretningene er forbundet med en stempelstang. En slik stempelstang og dens funksjon er kjent fra EP 0 028 913. Men annerledes enn for denne kjente stempelstangen er det i denne videreutviklingen av oppfinnelsen ikke forutsatt noen pumpe til utligning av trykktap.

Snarere er det i en videreførende utforming av oppfinnelsen forutsatt et drivverk for stempelstangen for å utligne trykktap. Dette drivverket kan eksempelvis bestå av at stempelstangen i et midtre avsnitt har en tannstang, hvor et tannhjul som blir drevet på en passende måte griper inn. Derved kan det ønskede driftstrykket bli opprettholdt.

Med innretningen ifølge oppfinnelsen kan en høytrykkspumpe som kan lage et høyt trykk helt falle bort og bli erstattet med en pumpe som lager et vesentlig lavere trykk, når det trykket som det konsentrerte saltvannet har ved utgangen fra membranmodulen, gjennom kontinuerlig tilbakeføring av dette konsentrerte saltvannet til trykkutligningsinnretningen, blir utnyttet til trykkbelastning på det saltvannet som blir pumpet inn i trykkutligningsinnretningen. Vesentlig er det her fremfor alt også at dette foregår kontinuerlig da trykket i tilledningene for saltvannet fra trykkutligningsinnretningen til membranmodulen ellers avtar og må bli etterprodusert av en høytrykks-pumpe og en kontinuerlig produksjon av avsaltet vann ville heller ikke være mulig.

Andre fordelaktige videreutforminger av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen og av innretningen ifølge oppfinnelsen fremgår spesielt av underkravene. Det henvises til at innretningen ifølge oppfinnelsen på samme eller tilsvarende måte kan være videreutformet og kan ha tilsvarende utforminger, slik dette ovenfor er forklart i forbindelse med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen og slik dette er angitt i de uselvstendige kravene som viser til krav 1.

Oppfinnelsen blir i det etterfølgende forklart nærmere ved hjelp av tegningene. Her viser figur 1 et blokkdiagram til forklaring av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, figur 2 en utforming av innretningen ifølge oppfinnelsen i en første driftstilstand, figur 3 viser denne utformingen i en andre driftstilstand og figur 4 viser driftstilstandene for denne utformingen under en komplett arbeidssyklus.

Blokkdiagrammet i figur 1 viser en transportpumpe 1 til innledning av saltvann 10 i en trykkutligningsinnretningen 2 under et første trykk pj. Fra trykkutligningsinnretningen 2 blir det samme saltvannet 11, men som nå er pålagt et høyere arbeidstrykk, ledet til membranmodulen 3. Der går en del av saltvannet 11 gjennom membranen 6 (for eksempel 25% av saltvannet 11) og blir her avsaltet og ledet bort som avsaltet vann 12. Resten av saltvannet 11 (for eksempel 75%) kan ikke trenge gjennom membranen 6 og blir ved hjelp av forbindelsesledningen 5 som konsentrert saltvann 13 som stadig står under det høye trykket p2 igjen ledet til trykkutligningsinnretningen 2. Der blir dette høye trykket utnyttet på en måte som må forklares nærmere, som belaster saltvannet 10 som er ledet inn i trykkutligningsinnretningen 2 med dette høye trykket og leder det til inngangen på membranmodulen 3. Samtidig blir på en måte som likeledes må bli forklart nærmere dette trykket i trykkutligningsinnretningen 2 benyttet til definitivt å lede bort det konsentrerte saltvannet 14 som befinner seg der gjennom avløpsledningen 4 og å tilføre trykkutligningsinnretningen 2 ukonsentrert saltvann 10. Alle forløp som er beskrevet foregår her samtidig og kontinuerlig, slik at en høytrykkspumpe for å vedlikeholde det høye arbeidstrykket ikke er nødvendig og avsaltet vann 12 står kontinuerlig til disposisjon.

Ved hjelp av utformingene av oppfinnelsen vist i figur 2 skal spesielt utformingen og funksjonsmåten for trykkutligningsinnretningen 2 bli forklart nærmere. Denne har her to identiske stempel/sylinder-innretninger 401, 402 med to sylindere anordnet i flukt rett overfor hverandre, som hver har et inngangskammer 201, 202 til å ta opp saltvannet 10 og hver et utgangskammer 101, 102 til å ta opp det konsentrerte saltvannet 13. Inne i stempel/sylinder-innretningene 401, 402 er det i hver anordnet et spesielt stempel som deler stempelinnerrommet i de nevnte kamrene og som i bildet kan beveges i horisontal retning inne i stempelanordningen. Fra transportpumpen 1 fører det en tilledning med en (passiv) tilbakeslagsventil 7 til inngangskamrene 201, 202. Tilbakeslagsventilene 7 er her utformet slik at de åpner seg og muliggjør en gjennomstrømning når trykket i tilledningen er større enn i inngangskamrene 201, 202. Sammenlignbare tilbakeslagsventiler 8, men som har en annen gjennomstrømningsretning, befinner seg i tilledningene fra inngangskamrene 201, 202 til membranmodulen 3.

I tilledningene 5 fra membranmodulen 3 til utgangskamrene 101, 102 og i avløpsledningene 4 fra utgangkamrene 101, 102 er derimot anordnet aktive hovedventiler V3, V6 h.h.v. VI, V4 som kan koples, hvor tilstrømningen av det konsentrerte saltvannet 13 fra membranmodulen 3 h.h.v. avløpet av konsentrert saltvann 14 fra trykkutligningsinnretningen 2 kan bli styrt.

Stemplene 301, 302 er ved hjelp av en stempelstang 30 forbundet fast med hverandre. Tannhjulet 40 som f.eks. kan bli drevet med en elektrisk driwerksmotor og som griper inn i en tannstang som er anbrakt på stempelstangen 30 kan drive stempelstangen 30 og derigjennom stemplene 301, 302 or utligne trykktap.

Stemplene er anordnet slik at de arbeider i motfase. Befinner altså et stempel seg i en stilling, hvor volumet i inngangskammeret 202 er maksimalt og volumet i utgangskammeret 102 er minimalt, så befinner det andre stemplet som er forbundet over stempelstangen seg i en stilling, hvor volumet i inngangskammeret 201 er minimalt og volumet i utgangskammeret 101 er maksimalt (smlg. Figur 2). I denne situasjonen er inngangskammeret 202 fylt med vann og utgangskammeret 101 er fylt med konsentrert saltvann. Ventilene VI, V3, V4 og V6 som her er vist som brytere, blir styrt slik at bare V3 og V4 blir lukket, mens VI og V6 blir åpnet.

Åpningen av en ventil betyr i denne sammenhengen opprettelsen av en strømningsforbindelse for å tillate en gjennomstrømning, hvorfor ventilen rent mekanisk til dette blir åpnet. Analogt betyr lukkingen av en ventil avbrytelsen av en strømnings-forbindelse for å stanse en gjennomstrømning, hvorfor rent mekaniske ventilen til dette blir lukket.

Gjennom åpningen av hovedventilen VI unnviker først trykket i det konsentrerte saltvannet til utgangskammeret 101. Gjennom åpningen av hovedventilen V6 blir utgangskammeret 102 belastet med trykk (eksempelvis ca. 70 bar) og det konsentrerte saltvannet strømmer inn i dette kammeret. Samtidig blir stemplet gjennom det pålagt trykket saltvannet som befinner seg i inngangskammeret 202 presset til membranmodulen 3.

Da stemplene er anordnet slik at de arbeider i motfase utløser innledningen av konsentratet som er pålagt et trykk (eksempelvis 70 bar) i utgangskammeret 102 gjennom stempelstangen 30 en bevegelse i det andre stemplet 301 som derved tømmer det trykkløse utgangskammeret 101. Samtidig oppstår det i inngangskammeret 201 et undertrykk som suger inn saltvannet og fyller dette kammeret.

Er utgangskammeret 102 fylt blir hovedventilene styrt tilsvarende og det motsatte forløpet løper.

Da membranmodulen fortrinnsvis blir drevet med ca. 80 bar for å realisere en tilstrekkelig stor ferskvannsproduksjon, og maksimalt ca. 10 bar opptrer som trykktap på membranen, står det ved konsentratavløpet 5 i membranmodulen 3 ennå et trykk på minst ca. 70 bar i det konsentrerte saltvannet til rådighet.

For å avlaste hovedventilene spesielt ved åpning og lukking for de store trykkforandringene, som forårsaker slitasje på hovedventilene, er det hva oppfinnelsen angår parallelt med hovedventilene VI, V3, V4, V6 forutsatt side- eller bypassventiler V2, V2', V5, V5<1>. Disse sideventilene har et betydelig mindre tverrsnitt enn hovedventilene og en betydelig større trykkmotstand. Derfor kan ved en passende styring av sideventilene belastningen på hovedventilene bli tydelig redusert og dermed deres levetid proposjonalt forhøyet.

Videre er det forutsatt en trykkbeholder som er forbundet med utgangen fra membranmodulen 3 for det konsentrerte saltvannet og derfor er pålagt det samme trykket som selve det konsentrerte saltvannet, altså eksempelvis omtrent 70 bar. Trykksvingningene som uunngåelig opptrer ved betjeningen av ventilene som følge av volumtap skal derigjennom bli utlignet, for å opprette et mest mulig konstant driftstrykk i membranmodulen 3.

Videre er det mellom utgangen fra membranmodulen 3 for det konsentrerte saltvannet og utgangskamrene 101, 102 vist som motstander forutsatt flere gjennom-strømningsmengdebegrensere RI, R2, R3 som skal forhindre en abrupt trykkutligning, i det de begrenser den maksimale gjennomstrømningsmengden og dermed skal bidra til en trykkutligning litt etter litt og dermed til langsomme trykkforandringer i stedet for sjokklignende svingninger. Disse gjennomstrømningsmengdebegrenserne som' virker som "strømningsmotstander" kan være dimensjonert forskjellige.

Begge gjennomstrømningsmengdebegrenserne R2, R3 som er anordnet mellom krysset K2 og sideventilene V2, V2' h.h.v. krysset K3 og sideventilene V5, V5' kan tillate en større gjennomstrømningsmengde enn gjennomstrømningsmengdebegrenseren RI som er anordnet mellom krysset Kl og trykkbeholderen P, da gjennomstrømningsmengde-begrenserne R2 og R3 ved hver betjening av sideventilene ved siden av V2, V2<1> h.h.v. V5, V5' skal tillate en trykkutligning i løpet av en akseptabel tid. RI er derimot stadig forbundet med konsentratavløpet på membranmodulen 3, slik at en trykkutligning kan foregå uavbrutt i trykkbeholderen P. Gjennomstrømningsmengdebegrenseren RI kan derfor ha en høy strømningsmotstand og bare tillate en liten gjennomstrømning. Tilsvarende sterk er frakoblingen av konsentratkretsen fra membranmodulen 3, slik at tilbakevirkningene fra trykksvingninger på membranmodulen 3 er ubetydelig små. I denne sammenhengen skal det også være nevnt at hovedventilene V3 og V6 alltid bare kunne bli betjent når det allerede gjennom sideventilene V2 og V5 ble opprettet en trykkutligning mellom krysset Kl og kryssene K2, K3. Hovedventilene V3 og V6 blir altså stadig betjent trykkløse, slik at det her ikke oppstår noen trykksvingninger.

Gjennom utformingen av sideventilene V2, V2', V5, V5' som allikevel har et lite tverrsnitt blir den maksimale mulige gjennomstrømningsmengden begrenset, slik at disse sideventilene automatisk kunne overta funksjonen til gjennomstrømningsmengdebe-grenserne.

I det etterfølgende blir det nå beskrevet en driftssyklus for en innretning som angår oppfinnelsen ved hjelp av blokkdiagrammene som er vist i figurene 2 og 3 og også ved hjelp av forløpsdiagrammet vist i figur 4. Her angir tallverdiene som er skrevet inn i diagrammet som er vist i figur 4 trykkfallet over hver ventil ved tidspunktet for betjeningen.

Utgangssituasjonen er situasjonen vist i figur 2. Stemplene 301, 302 i begge stempel/sylinder-innretningene har akkurat nådd den ytterste venstre posisjonen. Dette er likeledes antydet i forløpsdiagrammet i figur 4 (se begge spaltene til høyre). Hovedventilene V3 og V4 er ennå åpne. Da trykkfallet over denne ventilen er 0 lukker begge ventilene trykkløse (tidspunkt ti). Senest på dette tidspunktet må også sideventilene V2 og V5' lukke for å skille kryssene K2 og K3 fra konsentratutløpet h.h.v. konsentratavløpet fra membranmodulen 3. På dette tidspunktet er alle ventilene lukket.

Til forberedelse av den motsatte bevegelsen for stemplene 301, 302 blir nå sideventilen V2' åpnet (tidspunkt t2), for å bygge ned det pålagte trykket på ca. 70 bar mot konsentratavløpet. Da ventilen V2' er en sideventil med et lite tverrsnitt så er volum-strømmen liten. En plutselig trykksvingning blir forhindret gjennom gjennomstrømnings-mengdebegrenseren R2 h.h.v. selve sideventilen V2'.

Samtidig blir hovedventilen V5 åpnet, for etter tømmingen av det konsentrerte saltvannet fra utgangskammeret 102 å pålegge det trykkløse krysset K3 med trykk. Denne trykkbelastningen foregår likeledes litt etter litt, der har gjennomstrømnings-mengdebegrenseren R3 begrenset gjennomstrømningen. Ved krysset K3 bygger det seg altså opp trykket som også står på i krysset Kl.

Da krysset Kl gjennom en gjennomstrømningsmengdebegrenser RI høy gjennomstrømningsmotstand er frakoplet av hovedventilen V5 foregår utligningen fra trykklageret P som igjen over gjennomstrømningsmengdebegrenseren RI blir fylt opp mot krysset Kl. Trykksvingningen ved konsentratutløpet ved membranmodulen 3 blir derfor i alt vesentlig bestemt gjennom dimensjoneringen av denne gjennomstrømnings-mengdebegrenseren RI, slik at et relativt konstant trykk kan virkeliggjøres ved krysset Kl.

Så snart trykket i krysset K2 er blitt bygget ned gjennom sideventilen V2' og trykket i krysset K3 er redusert gjennom sideventilen V5 kan hovedventilene VI og V6 åpne trykkløst (tidspunkt t3), og den motsatte stempelbevegelsen begynner. Dette er antydet med pilene som peker mot høyre i figur 4.

Ved tidspunktet t4 kan sideventilene V2' og V5 igjen bli lukket. Men denne lukkingen av sideventilene V2' og V5 må senest foregå ved tidspunktet t5 når stemplene 301, 302 har nådd den ytterste posisjonen til høyre (se figur 3).

Gjennom stempelbevegelsen fra posisjonen ytterst til venstre til posisjonen ytterst til høyre gjennom trykket fra det konsentrerte saltvannet som strømmer inn i utgangskammeret 102 er saltvannet fra inngangskammeret 202 med et trykk på ca. 80 bar (70 bar fra det innstrømmende konsentratet og 10 bar fra et drivverk) blitt presset inn i membranmodulen. Samtidig er det konsentrerte saltvannet fra utgangskammeret 101 blitt transportert trykkløst til konsentratavløpet og i inngangskammeret 201 er det strømmet inn saltvann. Dermed er ved tidspunktet t5 igjen alle ventiler lukket, og gjennom er tilsvarende styring foregår det samme forløpet i motsatt retning.

Det må på dette punktet bli anmerket at pumpe 1 ikke i vesentlig grad er forutsatt til innledningen av saltvann 10 i inngangskamrene 201, 202, men skal forhindre at det oppstår såkalte kavitasjoner, altså områder med undertrykk i saltvannet 10 som strømmer inn i inngangskamrene 201, 202. Gjennom de turbulente strømningene er slike områder ikke stabile. Det omgivende vannet blir nemlig suget opp gjennom dette undertrykket og trenger inn i dette området. Derigjennom oppnår det så høye hastigheter at det absolutt kan slå ut partikler fra ledningsveggene og armaturene, noe som raskt kan føre til skader som krever en regelmessig gjentatt utskifting av slike deler. Pumpen 10 har i tokammersystemet som angår oppfinnelsen altså ikke som i kjente innretninger et høyt arbeidstrykk, men arbeider på samme måte som en turbolader i forbrenningsmaskiner med et lavere trykk som er tilstrekkelig ikke å la kavitasjoner opptre ved innsugningen av saltvannet.

Utgangssituasjonen nå er situasjonen vist i figur 3. Stemplene 301, 302 i begge sylinderne har nettopp nådd den ytterste høyre posisjonen. Dette er likeledes antydet i forløpsdiagrammet vist i figur 4. Ventilene VI og V6 er ennå åpnet. Da trykkfallet over ventilene er null lukker begge ventilene trykkløse (tidspunkt t5). Senest på dette tidspunktet må også sideventilene V2' og V5 lukke, for å skille kryssene K2 og K3 fra kon-sentratutløpet h.h.v. konsentratavløpet fra membranmodulen 3. Nå er alle ventilene lukket.

Til forberedelse av den motsatte bevegelsen for stemplene 301, 302 blir nå sideventilen V5<1> åpnet (tidspunkt t6), for å bygge ned det pålagte trykket på ca. 70 bar mot konsentratavløpet. Da ventilen V5<1> er en sideventil med et lite tverrsnitt så er volum-strømmen liten. En plutselig trykksvingning blir forhindret gjennom gjennomstrømnings-mengdebegrenseren R3.

Samtidig blir sideventilen V2 åpnet, for etter tømmingen av det konsentrerte saltvannet fra utgangskammeret 101 å pålegge det trykkløse krysset K3 med trykk. Denne trykkbelastningen foregår likeledes litt etter litt, der har gjennomstrømningsmengde-begrenseren R2 begrenset gjennomstrømningen. Ved krysset K2 bygger det seg altså opp trykket som også står på i krysset Kl. Da krysset Kl gjennom en gjennomstrømnings-mengdebegrenser RI med høy gjennomstrømningsmotstand er frakoplet av sideventilen V2 foregår utligningen fra trykklageret P som igjen blir fylt opp over gjennomstrømnings-mengdebegrenseren RI.

Så snart trykket i krysset K3 er bygget ned gjennom sideventilen V5' og trykket i krysset K2 er bygget opp gjennom sideventilen V2 kan hovedventilene V3 og V4 åpne trykkløse (tidspunkt t7) og den motsatte stempelbevegelsen begynner. Dette er antydet med pilene som peker mot venstre i figur 4.

Ved tidspunktet t8 kan sideventilene V5' og V2 igjen bli lukket. Men denne lukkingen av sideventilene V5' og V2 må senest foregå ved tidspunktet ti i den neste syklusen når stemplene 301, 302 har nådd den ytterste posisjonen til venstre (se figur 2).

Gjennom stempelbevegelsen fra posisjonen ytterst til høyre til posisjonen ytterst til venstre gjennom trykket fra det konsentrerte saltvannet som strømmer inn i utgangskammeret 101 er saltvannet fra inngangskammeret 201 med et trykk på ca. 80 bar blitt presset inn i membranmodulen. Samtidig er det konsentrerte saltvannet fra utgangskammeret 102 blitt transportert trykkløst til konsentratavløpet, og i inngangskammeret 202 er det strømmet inn saltvann.

Dermed er ved tidspunktet ti i den neste syklusen igjen alle ventiler lukket, og gjennom en tilsvarende styring foregår det samme forløpet i motsatt retning. Den strekpunkterte linjen i forløpsdiagrammet i figur 4 viser slutten på en syklus og samtidig begynnelsen på en ny syklus.

Av trykkangivelsene ved hver enkelt ventil fremgår det at hovedventilene stadig kopler trykkløse, mens sideventilene som har passende mål, bare ved åpningen er pålagt et høyt trykk.

Her ligger den helt avgjørende fordelen med den foreliggende oppfinnelsen.

En pakning mellom stemplet og hver sylinder i stempel/sylinder-innretningen er ikke tvingende nødvendig da en liten blanding av de to væskene ikke påvirker virkningen av innretningen nevneverdig. En tetting av sylinderen der stempelstangen kommer ut er derimot helt nødvendig.

Det kan også være forutsatt å registrere de aktuelle stempelposisj onene hele tiden. Denne posisjonsbestemmelsen er viktig, da en kollisjon mellom stempel og sylinder må bli forhindret for å unngå skader. Stempelposisj onen kan her bli registrert direkte på sylinderen eller indirekte f.eks. på stempelstangen.

Da det til en pumpe til å erstatte trykktapet, på den ene siden gjennom det høye trykket og på den andre siden gjennom det aggressive mediet saltvann, blir stilt strenge krav og er tilsvarende utsatt for å falle ut erstatter den foreliggende oppfinnelsen en slik pumpe i alt vesentlig eller fullstendig gjennom drivverket til stempelstangen hvorved trykktap blir utlignet.

Trykkbeholdere jevner ut trykksvingningene på membranmodulen. En annen utjevning av trykksvingninger blir det gjennom en flere gangers anordning av en innretning som angår oppfinnelsen på en membranmodul, altså gjennom en anordning av minst to på hvert par stempel/sylinder-innretninger som har trykkutligningsinnretninger på en membranmodul, spesielt når disse arbeider faseforskjøvet i forhold til hverandre, slik at ved tidspunktet t er bare stemplene i en av hver trykkutligningsinnretning i den ytterste venstre h.h.v. høyre posisjonen. Her kan det alt etter utformingen være forutsatt en felles drift for alle trykkutligningsinnretningene eller også en separat drift for hver trykkutligningsinnretning.

Oppfinnelsen er ikke begrenset til den viste utformingen, spesielt kan trykkutligningsinnretningen også være utformet annerledes. Tenkelig er eksempelvis utformingene med flere par med to stempel/sylinder-innretninger og/eller forskjellige eller annerledes utformede stempel/sylinder-innretninger. Tallverdiene er også bare eksempel-verdier til å tydeliggjøre oppfinnelsen, slik at ved forandret stempelgeometri kan det eksempelvis også bli andre trykkforhold.

Med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen og innretningen som angår oppfinnelsen blir det nådd en meget høy virkningsgrad ved energigjenvinningen i høyde med minst 90 %. Transportpumpen behøver bare en brøkdel avhengig av uttaksmengden for å produsere arbeidstrykket på omtrent 70 til 80 bar som er nødvendig for den omvendte osmosen, noe som trekker med seg en stor omkostningsreduksjons- og ettersynsfordel. Generelt blir dermed fremstillingsomkostningene for en innretning til avsalting av vann og fremstilling av drikkevann tydelig redusert. Stempelgeometrien er ikke begrenset til en enkelt mulighet. Alt etter saltinnholdet i vannet kan h.h.v. skulle det osmotiske trykket bli tilpasset. Ved brakkvann - laveste saltinnhold - kan et lavere trykk bli valgt.

Claims (13)

1. Fremgangsmåte til avsalting av vann med omvendt osmose, spesielt til avsalting av havvann, hvor saltvannet (10) under et første trykk ( p{) blir ledet inn i en trykkutligningsinnretning (2) og fra trykkutligningsinnretningen (2) under et andre høyere trykk (p2) blir ledet inn i en membranmodul (3), hvorved det fra membranmodulen (3) blir ledet ut avsaltet vann (12) og konsentrert saltvann (13), hvorved det konsentrerte saltvannet (13) som er ledet ut av membranmodulen (3) under omtrent det andre trykket (p2) kontinuerlig blir ledet inn i trykkutligningsinnretningen (2) og der for å pålegge saltvannet (10) som blir ledet inn i trykkutligningsinnretningen (2) omtrent det andre trykket (p2) og blir benyttet til innledningen av saltvannet (11) i membranmodulen (3), og hvorved innledningen av det konsentrerte saltvannet (13) i trykkutligningsinnretningen (2) og bortledningen av det konsentrerte saltvannet (14) fra trykkutligningsinnretningen (2) foregår ved hjelp av styrte hovedventiler (VI, V3, V4, V6), hvorved parallelt med hovedventilene (VI, V3, V4, V6) anordnede sideventiler (V2, V2', V5, V5') blir styrt slik at belastningstoppene ved åpning og/eller lukking av hovedventilene (VI, V3, V4, V6) blir redusert, hvortil sideventilene (V2, V2', V5, V5<1>) under åpningen h.h.v. lukkingen av hver av hovedventilene (VI, V3, V4, V6) anordnet parallelt med disse blir åpnet, karakterisert ved at ved hjelp av en trykkbeholder (P) anordnet ved inngangen til trykkutligningsinnretningen (2), som det konsentrerte saltvannet (13) fra membranmodulen (3) blir ledet inn over, blir svingninger i trykket utlignet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det konsentrerte saltvannet (13) fra membranmodulen (3) blir ledet inn i et utgangskammer (101, 102) i en av minst to stempel/sylinder-innretninger (401, 402) i trykkutligningsinnretningen (2)under omtrent det andre trykket (p2) og der virker inn på stemplene (301, 302), slik at det saltvannet (10) som blir ledet inn i et inngangskammer (201, 202)i den samme stempel/sylinder-innretningen (401, 402) under omtrent det andre trykket (p2) blir ledet inn i membranmodulen (3).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at det konsentrerte saltvannet (13) vekselvis blir ledet inn i utgangkammerne (101, 102) i en av stempel/sylinder-innretningene (401, 402), hvorved saltvannet (11) samtidig blir ledet fra hvert av inngangskammerne (201, 202) i den samme stempel/sylinder-innretningen (401, 402) til membranmodulen (3), og at semtidig blir saltvann (10) under det første trykket (p0 ledet inn i inngangskammeret (201, 202) i en annen stempel/sylinder-innretning (401, 402), hvorigjennom det fra utgangskammeret (101, 102) i den samme stempel/sylinder-innretningen blir det konsentrerte saltvannet (14) ledet bort under lavere trykk.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at stempel/sylinder-innretningene (401, 402) i trykkutligningsinnretningen (2) blir styrt slik at det samtidig blir ledet inn saltvann (10) i hvert inngangskammer (201, 202) i minst en stempel/, sylinder-innretning (401, 402) med at det blir ledet bort konsentrert saltvann (14) fra utgangskammeret (101, 102) i den samme stempel/sylinder-innretningen (401, 402), til utgangskammeret (101, 102) i minst en annen stempel/sylinder-innretning (401, 402) blir konsentrert saltvann (13) ledet inn og fra inngangskammeret (201, 202) i den samme stempel/sylinder-innretningen (401, 402)blir saltvann (11) ledet til membraninnretningen (3).

5. Fremgangsmåte ifølge foregående krav, karakterisert ved at trykkutligningsinnretningen (2) har to stempel/sylinder-innretninger (401, 402) som arbeider i motsatt fase og at stemplene (301, 302) i stempel/sylinder-innretningen (401, 402) er forbundet med en stempelstang (30).

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at stempelstangen (30) blir drevet ved hjelp av et drivverk.

7. Fremgangsmåte ifølge foregående krav, karakterisert ved at tverrsnittet på sideventilene (V2, V2', V5, V5') er mindre enn tverrsnittet på hovedventilene (VI, V3, V4, V6).

8. Fremgangsmåte ifølge foregående krav, karakterisert ved at ved hjelp av gjennomstrømningsmengdebegrensere (RI, R2, R3) i tilledningene til sideventildene blir de maksimale gjennomstrømningsmengdene gjennom sideventilene (V2, V2', V5, V5') styrt.

9. Fremgangsmåte ifølge foregående krav, karakterisert ved at sideventilene (V2, V2', V5, V5<1>) bare er åpne under åpnings- h.h.v. lukkingsforløpet for hver hovedventil (VI, V3, V4, V6) som er anordnet parallelt med disse.

10. Fremgangsmåte ifølge foregående krav, karakterisert ved at styringen for hoved- og sideventilene foregår slik at hovedventilene kopler trykkløse.

11. Fremgangsmåte ifølge foregående krav, karakterisert ved at posisjonen til stemplene (301, 302) blir bestemt kontinuerlig.

12. Fremgangsmåte ifølge foregående krav, karakterisert ved at trykkutligningsinnretningen (2) har flere par mellom stempel/sylinder-innretninger (401, 402) hver forbundet med en stempelstang (30) og at parene arbeider faseforskjøvet.

13. Innretning til gjennomføring av fremgangsmåten ifølge foregående krav med en transportpumpe (1) til innledning av saltvann (10) i trykkutligningsinnretningen (2) og med en membranmodul (3) til å skille saltvannet (11) som er ledet inn i trykkutligningsinnretningen (2) i avsaltet vann (12) og konsentrert saltvann (13), hvorved det mellom membranmodulen (3) og trykkutligningsinnretningen (2) hver er anordnet i drift en forbindelsesledning (4) som kontinuerlig står under omtrent det andre trykket (p2) for tilførsel av det konsentrerte saltvannet (13) fra membranmodulen (3) til trykkutligningsinnretningen (2) og for tilførsel av saltvannet (11) fra trykkutligningsinnretningen (2) til membranmodulen (3) og hvorved det er forutsatt styrte hovedventiler (VI, V3, V4, V6) for innledningen av det konsentrerte salvannet (13) i trykkutligningsinnretningen (2) og til bortledning av det konsentrerte saltvannet (14) fra trykkutligningsinnretningen (2), hvorved det parallelt med hovedventilene (VI, V3, V4, V6) er anordnet styrte sideventiler (V2, V2', V5, V5') for å redusere belastningstoppene ved åpning og/eller lukking av hovedventilene (VI, V3, V4, V6), hvor sideventiler (V2, V2\ V5, V5') i det minste er åpnet under åpningen h.h.v. lukkingen av hovedventilen (VI, V3, V4, V6) som er anordnet parallelt med hver av dem, karakterisert ved at ved inngangen til trykkutligningsinnretningen (2) som det konsentrerte saltvannet (13) fra membranmodulen (3) blir ledet inn over er anordnet en trykkbeholder (P) til utligning av svingninger i trykket.