PL159877B1 - Urzadzenie do oddzielania skladników roztworów i mieszanin gazowych oraz sposób wytwarzania urzadzenia do oddzielania skladników roztworów i mieszaningazowych PL PL PL - Google Patents

Abstract

1. U rzadzenie do oddzielania skladników roztw o- rów i m ieszanin gazow ych, które posiada otw arta na obu koncach obudow e w yposazona w umieszczony z boku króciec w pustow y i/lu b w ypustowy, przy czym w otw ar- tych koncach obudow y umieszczone sa szczelnie za- m ykajace ja ujecia z zywicy, w których zatopiona jest uporzadkow ana wiazka m em bran kapilarnych, oraz posia- da pierscien uszczelniajacy pom iedzy obejm a zam yka- jaca i sciana w ew netrzna obudow y, znamienne tym, ze ujecia z zywicy skladaja sie z ujecia m ocujacego (5) ujm u- jacego konce m em bran kapilarnych (4) w uporzadko- w ana w iazke, oraz z obejm y zam ykajacej (6) uksztalto- wanej w okól ujecia m ocujacego (5) na koncu obudow y (2) przy czym obejm a zam ykajaca (6) jest polaczona ksz- taltow o ze sciana wewnetrzna obudow y (2) i umieszczona jest jednoczesnie ruchom o w kierunku osiowym wzgle- dem obudow y (2), natom iast pierscien uszczelniajacy (3) osadzony jest w row ku (11) znajdujacym sie w scianie wewnetrznej obudow y (2). 4. Sposób w ytw arzania urzadzenia do oddzielania skladników roztw orów i mieszanin gazowych, znamienny tym, ze dla utw orzenia uporzadkow anej wiazki m em bran kapilarnych podaje sie m am brany kapilarne jako ciagle w lókno przez beben podajacy, z którego naw ija sie je na odpow iednio w yprofilow any korpus naw ojow y, przy czym w lókno m em brany kapilarnej na okreslonych odcinkach i okreslonych dlugosciach pokryw a sie zywica tw orzaca m aterial ujecia m ocujacego uporzadkow ujac wzajemne polozenie naw ijanych odcinków ........................ Fig. 1 PL PL PL

Description

Wynalazek dotyczy urządzenia do oddzielania składników roztworów i mieszanin gazowych oraz sposobu wytwarzania tego urządzenia.

Do oddzielania, zagęszczania, obróbki itd. składników roztworów lub mieszanin gazowych stosowane są membrany kapilarne umieszczone w zamkniętych obudowach, które bazują na ultrafiltracji, mikrofiltracji, dializie, dyfuzji gazowej lub osmozie rewersyjnej. Urządzenia te są podłączone do odpowiedniej armatury aparatury separującej. Podczas przepływu przez membrany kapilarne składniki wydzielające się z roztworu lub mieszaniny gazowej mogą być usuwane przez umieszczony z boku króciec wylotowy. Umieszczone z boku króćce umożliwiają jednocześnie czyszczenie i sterylizację obudowy i membran kapilarnych.

159 877

Szwajcarski opis patentowy nr 650 696 opisuje rozwiązanie zgodnie z którym rozmieszczenie włókien membran kapilarnych następuje za pomocą skomplikowanych technologii przewijania. W trakcie niej włókna membran kapilarnych przejmują kształt nawzajem krzyżujących się pętli i tworzą wiązkę membran kapilarnych zbliżoną do eliptycznej bryły obrotowj.

Dla wspomnianej technologii nawijania konieczna jest przewijarka podobna do maszyny z przemysłu tekstylnego stanowiąca skomplikowane i kosztowne urządzenie. Dodatkowa wada polega na tym, że technologia ta może być stosowana tylko dla membran kapilarnych posiadających odpowiednią sztywność.

Urządzenie opisane w europejskim opisie patentowym nr 01 70354 zawiera uporządkowaną wiązkę membran kapilarnych zatopioną szczelnie w zamkniętej obudowie. Szczelność zapewniona jest przez to, że masa (żywica) mocuje membrany kapilarne w uporządkowaną wiązkę wiąże się szczelnie jednakowo ze ścianą wewnętrzną obudowy i obudowę obejmującą membrany. Wadą tego roztwiązania jest to, że środek wiążący (żywica), który zarówno wiąże się z materiałem ściany wewnętrznej obudowy jak i z materiałem membran kapilarnych, zapewniając przy tym odpowiednią szczelność, w poszczególnych wypadkach, ze względu na stojący do dyspozycji wybór materiałów, jest trudny do osiągnięcia lub bardzo kosztowny.

Charakterystycznym dla znanych rozwiązań jest to, że szczelne umieszczenie membran kapilarnych w obudowie zapewnione jest przez hermetyczne i nierozpuszczalne związanie ujęć z żywicy, w których zatopione są membrany kapilarne, ze ścianą wewnętrzną obudowy.

Rozszerzenie stosowanej technologii, zwłaszcza w przemyśle spożywczym, farmaceutycznym i w lecznictwie, stawia zwiększone wymagania w stosunku do materiałów urządzeń oddzielających. Już sam materiał obejmującej wiązkę membran obudowy ultrafiltru musi spełniać coraz surowsze wymagania. Z tego względu do budowy obudowy muszą być stosowane często bardzo drogie materiały np. ze stali antykorozyjnej, przy których również koszty obróbki są większe. Przy znacznej części zastosowań, np. przy hemodializie, membrany kapilarne mogą być stosowane tylko jenorazowo. Byłoby więc dużą oszczędnością kosztów gdyby wykonanie urządzenia umożliwiało wymianę membran kapilarnych. Znane rozwiązania nie dają takiej możliwości. Po zużyciu membran kapilarnych całe urządzenie jest bezużyteczne.

Celem niniejszego wynalazku jest więc usunięcie wspomnianych wyżej wad znanych rozwiązań, oraz stworzenie konstrukcji, która zapewnia stosunkowo proste uporządkowane zamocowanie membran kapilarnych a także wymianę zużytej wiązki membran przy zachowaniu obudowy urządzenia.

Dla rozwiązania postawionego zadania zostało stworzone urządzenie które posiada cylindryczną, na obu końcach otwartą obudowę wyposażoną w umieszczone z boku króćce wpustowy i/lub wypustowy, przy czym w otwartych końcach obudowy umieszczone są szczelnie ją zamykające ujęcia wykonane z żywicy, w których zatopiona jest uporządkowana wiązka membran kapilarnych, przy czym według wynalazku ujęcia z żywicy składają się z ujęcia mocującego ujmującego końca membran kapilarnych w uporządkowaną wiązkę, oraz z obejmy zamykającej ukształtowanej wokół ujęcia mocującego na końcu obudowy, przy czym obejma zamykająca jest połączona kształtowo ze ścianą wewnętrzną obudowy i umieszczona jest jednocześnie ruchomo w kierunku osiowym względem obudowy, a szczelne zamknięcie zapewnione jest przez pierścień uszczelniający osadzony w pierścieniowym rowku pomiędzy obejmą zamykającą i wewnętrzną ścianę obudowy w której ten rowek jest wykonany. Obejma zamykająca obejmuje szczelnie wewnętrzne ujęcie mocujące.

Pierścienie uszczelniające, które zapewniają szczelne zamknięcie pomiędzy obejmą zamykającą i ścianą wewnętrzną obudowy ukształtowane są korzystnie jako pierścienie o przekroju okrągłym. Pierścieniowe rowki wykonane w ścianie wewnętrznej obudowy, w każdym z których osadzony jest pierścień uszczelniający, wykonane są w tym przypadku o profilu wydłużonym w kierunku końca obudowy. Takie ukształtowanie ułatwia przy w wprowadzaniu obejmy zamykającej, zadowalające uszczelnienie i umożliwia jednocześnie wysunięcie obejmy zamykającej przez nacisk skierowany z wnętrza na zewnątrz.

W celu wytworzenia urządzenia według wynalazku wypracowano następujący sposób. Aby otrzymać uporządkowaną wiązkę membran kapilarnych membrany kapilarne jako ciągłe włókno podawane są przez bęben podający, z którego rozwiązane są na odpowiednio wyprofilowany,

159 877 korzystnie półkolisty, korpus nawojowy, przy czym na określonych odcinkach i określonych długościach pokrywane jest żywicą tworzącą materiał ujęcia mocującego. W ten sposób ustalone zostaje uporządkowane wzajemne położenie nawijanych odcinków, a po uzyskaniu żądanej liczby nawijanych odcinków ukształtowane zostaje ujęcie mocujące w którym zatopione zostają membrany kapilarne. Wiązka nawinięta na korpus nawojowy zostaje przecięta na linii środkowej odcinków pokrytych żywicą i w ten sposób otrzymuje się uporządkowaną wiązkę membran kapilarnych składającą się z membran kapilarnych zatopionych na obu swych końcach w ujęciu mocującym. Następnie otwarte końce membran kapilarnych przez zanurzenie w żywicy uzyskują zamykającą je pokrywę. Po utwardzeniu żywicy zamykającej wiązka membran kapilarnych zostaje wprowadzona do pustej, cylindrycznej obudowy, której otwarte końce zostają zamknięte przez utworzoną wokół ujęć mocujących obejmę zamykającą. Obejmy zamykające utworzone zostają przez zalanie ująć mocujących żywicą tak, że żywica otacza szczelnie ujęcie mocujące, jednocześnie nie powinna jednak wiązać się z wewnętrzną ścianą obudowy. Żywica tworząca obejmę zamykającą zostaje oddzielona od ściany wewnętrznej obudowy, korzystnie przez dobór odpowiedniej żywicy lub przez naniesienie na wewnętrzną ścianę obudowy odpowiedniego materiału oddzielającego. Materiał obejmy mocującej łączy się więc kształtowo z zewnętrzną ścianą obudowy bez przyklejania się do niej. Szczelne zamknięcie pomiędzy obejmą zamykającą i ścianą wewnętrzną obudowy zapewniają pierścienie uszczelniające. Po szczelnym umieszczeniu wiązki membran kapilarnych w cylindrycznej obudowie oba końce wiązki membran znajdujące się pod zamykającą pokrywą z żywicy zostają odcięte na żądanej długości wraz z odpowiednimi odcinkami obejmy zamykającej i ujęcia mocującego.

Z dotychczasowego przedstawienia wynika, że konstrukcja według wynalazku umożliwia usunięcie wiązki membran kapilarnych zatopionych w ujęciach z żywicy w obudowie.

Usuwanie wiązki membran kapilarnych dokonuje się następująco. Przez umieszczone z boku obudowy króćce wpustowy lub wypustowy wiązka membran zostaje przecięta, a następnie przy pomocy odpowiedniego narzędzia, np. długiego metalowego pręta, uchwycona we wnętrzu obudowy poprzez otwór umieszczony w jednej z obejm zamykających a zamykające drugi koniec cylindrycznej obudowy ujęcia z żywicy zostaje wysunięte przez skierowane na zewnątrz osiowe działanie siły. Następnie przez wolny otwór obudowy również drugie ujęcie z żywicy wyposażone w otwór zostaje wysunięte pod działaniem siły skierowanej osiowo. W ten sposób wiązka membran kapilarnych może być usunięta z cylindrycznej obudowy bez jej zniszczenia, co umożliwia ponowne jej zastosowanie. Jedynym warunkiem w stosunku do materiału pokrywy zamykającej membrany kapilarne podczas instalowania, jest to aby żywica zapewniała zamknięcia aż do całkowitego stwardnienia pokrywy zamykającej.

Żywica mocująca membrany kapilarne, tworzące ich ujęcie mocujące, musi zapewniać właściwe mocowanie tych membran, a ponadto musi posiadać lepkość i czas utwardzania które zapewniają, że przy nawijaniu włókna membranowego na korpus nawojowy nie będzie skapywać poza żądany odcinek. Poza tym za pomocą żywicy musi być osiągnięte takie zamocowanie, które nie zdeformuje wewnętrznego profilu membran kapilarnych na odcinku ich mocowania. Istotnym wymaganiem w stosunku do żywicy tworzącej materiał obejmy zamykającej jest to, że aby wiązała się ona z materiałem ujęcia mocującego, a jednocześnie nie przyklejała się do wewnętrznej ściany obudowy.

Wynalazek zostanie wyjaśniony na podstawie przykładów wykonania przedstawionych na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia szkic jednego z przykładów wykonania urządzenia w przekroju wzdłużnym, fig. 2 - wytwarzanie stosowanej w urządzeniu według wynalazku uporządkowanej wiązki membran kapilarnych, fig. 3 - przekrój przykładowej uporządkowanej wiązki membran kapilarnych, fig. 4 - część przykładu wykonania urządzenia w przekroju wzdłużnym w powiększonej skali, a na fig. 5 do 7 przedstawione są szkicowo korzystne przykłady wykonania korpusów nawojowych stosowanych przy wytwarzaniu według wynalazku uporządkowanych wiązek membran kapilarnych.

Jak widać z fig. 1, urządzenie według wynalazku posiada obudowę 2 w kształcie cylindrycznej rury, która wyposażona jest w skierowany w bok króciec 1. Króciec 1 służy do odprowadzania wydzielonych przy oddzielaniu składników materiału względnie przy sterylizacji, do wprowadza159 877 nia i odprowadzania środka czyszczącego. W cylindrycznej obudowie 2 umieszczona jest uporządkowana wiązka membran kapilarnych 4. Końce membran kapilarnych zatopione są w ujęciu mocującym 5 z żywicy. Ujęcia mocujące 5 obu końców membran kapilarnych 4 zapewniają jednocześnie właściwe ustawienie wiązki membran kapilarnych. Otwarte końce cylindrycznej obudowy 2 zamknięte są przez wykonane wokół ujęć mocujących 5 obejmy zamykające 6 utworzone z lanej żywicy. Obejmy zamykające 6 przyklejone szczelnie do ujęć mocujących 5, jednocześnie żywica nie może się jednak wiązać ze ścianą wewnętrzną obudowy 2. Warunek ten może być spełniony przez odpowiedni dobór rodzaju żywicy względnie przez naniesienie na wewnętrzną ścianę obudowy 2 powłoki oddzielającej.

Pomiędzy wewnętrzną ścianą cylindrycznej obudowy 2 i obejmą zamykającą 6 umieszczony jest pierścień uszczelniający 3 zapewniający szczelne zamknięcie. Pierścień uszczelniający 3 osadzony jest celowo w pierścieniowym rowku 11 wykonanym w ścianie wewnętrznej cylindrycznej obudowy 2. Jak widać z fig. 4, pierścieniowy rowek 11, w kierunku bliższego końca cylindrycznej obudowy 2 posiada stale zwężający się profil. Taki kształt ułatwia, przy wsuwaniu obejmy zamykającej 6, uzyskanie szczelnego zamknięcia i umożliwia jednocześnie wysuwynie w kierunku osiowym, obejmy zamykającej 6 z cylindrycznej obudowy 2.

Na fig. 1 przedstawione są również oddzielnie te części urządzenia według wynalazku, które konieczne są ze względów technologii wykonania urządzenia, a które, po ostatecznym zamocowaniu wiązki membran, po całkowitym stwardnieniu żywicy wypełniającej obejmę zamykającą 6, zostają odcięte wraz z końcami cylindrycznej obudowy 2. Otwarte końce membran kapilarnych 4 zatopionych w ujęciu mocującym 5, muszą być hermetycznie zamknięte przed ukształtowaniem obejmy zamykającej 6 przez jej odlanie z żywicy wypełniającej. Służą do tego zamykające pokrywy

7. Pokrywy 7 po całkowitym utwardzeniu obejmy zamykającej są usuwane przez odcięcie w miejscu zaznaczonym na fig. 1 strzałką II, przy czym usunięte zostają w ten sposób końce wiązki membran kapilarnych 4 znajdujących się pod pokrywą 7, wraz z odpowiednimi odcinkami cylindrycznej obudowy 2, obejmy zamykającej 6 i ujęcia mocującego 5.

Z fig. 4 widać wyraźnie, że obejma zamykająca 6 wykonana przez zalanie ujęcia mocującego 5 żywicą, uformowana jest od końca cylindrycznej obudowy 2 aż do wysokości miejsca dołączenia króćca 1. Przy zalewaniu żywicą wypełniającą, końce membran kapilarnych 4 zostają zamknięte hermetycznie przez zamykającą pokrywę z żywicy. Dla dołączenia do armatury separatora na ścianie zewnętrznej cylindrycznej obudowy umocowany jest kołnierz filtra blokującego 14. Na kołnierzu filtra blokującego 14 nasadzona jest nakrętka zaciskowa 13 za pomocą której cylindryczna obudowa 2 połączona jest z armaturą. Szczelne połączenie pomiędzy końcem cylindrycznej obudowy 2 względnie stroną czołową kołnierza 14 i armaturą zapewnione jest za pomocą pierścienia uszczelniającego 12. Przy tworzeniu urządzenia według wynalazku postępuje się zgodnie z fig. 2. Membrana kapilarna jako ciągłe włókno nawinięta jest na bęben podający 8. Z bębna podającego 8 włókno membrany kapilarnej przewijane jest na korpus nawojowy 9, przy czym jest ono na określonych odcinkach, na długościach a powlekane żywicą tworzącą materiał ujęcia mocującego. Powlekanie żywicą mocującą następuje w sposób dookólny. Nanoszenie żywicy mocującej następuje za pomocą odpowiednio nastawionej dyszy 10 lub ręcznie. Powierzchnia nawojowa korpusu nawojowego 9 według fig. 3 wykonana jest o profilu półkolistym. W ten sposób membrany kapilarne 4 mogą być ukształtowane w wiązkę membran o przekroju kołowym. Długość wiązki membran kapilarnych określona jest przez odstęp pomiędzy odcinkami mocującymi o długości a. W zależności od żądanej długości i dopuszczalnego zagięcia membrany kapilarnej celowym jest stosowanie różnych kształtów korpusu nawojowego 9.

Na fig. 5 przedstawiony jest korpus nawojowy 9 o kołowym kształcie korpusu nawijania, na fig. 6 o sześciokątnym kształcie korpusu nawijania a na fig. 7 o wydłużonych prostych bokach. Obwód korpusu nawojowego wynosi wielokrotność żądanej długości uporządkowanej wiązki membran. Za pomocą sposobu według wynalazku może być utworzona uporządkowana membrana z membran kapilarnych dowolnej jakości. Może ona być uszczelniona szczelnie w cylindrycznej obudowie za pomocą prostej technologii. Konstrukcja według wynalazku umożliwia wymianę zużytej lub zanieczyszczonej wiązki membran kapilarnych, bez uszkodzenia przy tym cylindrycznej obudowy. Wskutek tego obudowa może być stosowana wielokrotnie.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do oddzielania składników roztworów i mieszanin gazowych, które posiada otwartą na obu końcach obudowę wyposażoną w umieszczony z boku króciec wpustowy i/lub wypustowy, przy czym w otwartych końcach obudowy umieszczone są szczelnie zamykające ją ujęcia z żywicy, w których zatopiona jest uporządkowana wiązka membran kapilarnych, oraz posiada pierścień uszczelniający pomiędzy obejmą zamykającą i ścianą wewnętrzną obudowy, znamienne tym, że ujęcia z żywicy składają się z ujęcia mocującego (5) ujmującego końce membran kapilarnych (4) w uporządkowaną wiązkę, oraz z obejmy zamykającej (6) ukształtowanej wokół ujęcia mocującego (5) na końcu obudowy (2) przy czym obejma zamykająca (6) jest połączona kształtowo ze ścianą wewnętrzną obudowy (2) i umieszczona jest jednocześnie ruchomo w kierunku osiowym względem obudowy (2), natomiast pierścień uszczelniający (3) osadzony jest w rowku (11) znajdującym się w ścianie wewnętrznej obudowy (2).
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że obejma zamykająca (6) na obu końcach obudowy (2) wykonana jest od końcowej strony czołowej aż do skierowanych na bok króćców wpustowych względnie wypustowego (1).
3. 3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że pierścienie uszczelniające (3) stanowią pierścienie o przekroju okrągłym, osadzone w pierścieniowych rowkach (11) wykonanych w ścianie bocznej obudowy (2) o profilu wydłużonym w kierunku końca obudowy.
4. 4. Sposób wytwarzania urządzenia do oddzielania składników roztworów i mieszanin gazowych, znamienny tym, że dla utworzenia uporządkowanej wiązki membran kapilarnych podaje się mambrany kapilarne jako ciągłe włókno przez bęben podający, z którego nawija się je na odpowiednio wyprofilowany korpus nawojowy, przy czym włókno membrany kapilarnej na określonych odcinkach i określonych długościach pokrywa się żywicą tworzącą materiał ujęcia mocującego uporządkowując wzajemne położenie nawijanych odcinków, następnie po uzyskaniu żądanej liczby nawijanych odcinków wiązkę nawiniętą na korpus nawojowy przecina się na linii środkowej odcinków pokrytych żywicą i otrzymane uporządkowane wiązki membran kapilarnych składające się z membran kapilarnych zatopionych na ich obu końcach w ujęciu mocującym, wprowadza się do pustej cylindrycznej obudowy, przy czym końce membran kapilarnych zamyka się po obu stronach zamykającą pokrywką w żywicy, a po utwardzeniu żywicy ujęcia mocujące zalewa się żywicą tworzącą materiał obejmy zamykającej tak, że żywica nie wiąże się ze ścianą wewnętrzną obudowy, a następnie odcina się końce wiązki membran kapilarnych znajdujące się pod pokrywą z żywicy wraz z odpowiednimi odcinkami cylindrycznej obudowy, obejmy zamykającej i ujęcia mocującego.