SE430654B - Permeatorapparat - Google Patents

Description

7 9»1.az s2i1-»4- 2 innehåller ett flertal ihåliga fibrer, vilka kan arrangeras i en eller flera buntar.

Eör att separera de ihåliga fibrernas yttersida (höljessidan) från deras kanalsida så att den enda fluidförbindelsen genom väggarna av de ihåliga fibrerna är genom de ihåliga fibrernas väggar, vilka åstadkommer den önskade separationen, .så är de ihåliga fibrerna vanligtvis inbäddade i en väsentligen fluidogenomtränglig rörskiva, vari väsentligen endast de ihåliga fibrernas kanaler sträcker sig genom rörskivan i fluidförbindelseförhållande. Medan de ihåliga fibrerna kan vara in- bäddade i rörskivmaterialet på väsentligen fluidtätt sätt, så är det också nöd- vändigt att rörskivan är i väsentligen fluidtätt förhållande i permeatorn, så att fluiden inte passerar mellan höljessidan och kanalsidan hos de ihåliga fibrerna, med undantag av passagen genom de ihåliga fibrernas väggar. Till och med* små läckor kring rörskivan kan få allvarliga effekter på permeatorns prestanda.

Det mest fördelaktiga är att rörskivan och buntaggregatet lätt kan installeras i och tas bort från höljet. I många fall, speciellt för permeatorer använda för att separera fluida vid höga tryck, representerar höljet en betydande kapitaikostnad, varför det företrädesvis skall kunnaåteranvändas när de ihåliga fibermembranen tjänat ut. Följaktligen skall det vara' möjligt att snabbt och enkelt _ta bort rörskivan och buntaggregatet från permeatorn, och det nya höljet och buntaggregatet skall lätt kunna installeras i ett hölje utan svårigheter med att uppnå den önskade fluidtätningen av rörskivan i permeatorn.

En ofta beskriven anordning för att åstadkomma den .önskade fluid- tätningen mellan rörskivan och höljet inbegriper användning av O-ringar vilka omger rörskivan och är belägna mellan denna och höljets inneryta. Användningen av sådana O-ringar beskrivs exempelvis i de amerikanska patentskrifterna 3.022.008, 3.702.658 och 4.061.574. Förekomsten av O-ringar mellan rörskivans sidor och höljets insida kan medföra otillbörliga svårigheter vid införande och avlägsnande av rörskivan och de ihåliga fibermembranaggregatet från höljet.

Dessutom måste höljets inneryta och rörskivans sidoyta bearbetas till tillräckligt små toleranser, så att man kan uppnå den önskade fluidtätheten. Eftersom uppnåendet av fluidtätheten kan vara beroende av små toleranser kan vidare oundvikliga skillnader i expansionen av rörskivan och höljet, t.ex. beroende på temperaturändringar, svällmedel i behandlade fluida, etc., leda till betydande svårigheter. _ Genom föreliggande uppfinning föreslås permeatorer, som innehåller membran av ihåliga fibrer och som utnyttjar väsentligen fluidogenomträngliga rörskivor, varvid i huvudsak den enda fluidförbindelsen mellan de ihåliga fiber- membranens höljessida och kanalsida är genom de ihåliga fibrernas väggar.

Permeatorerna enligt uppfinningen kan med fördel medge enkel installation och ?'910321~4 3 borttagning (inklusive utbyte) av rörskivan och membranaggregat med ihåliga fibrer. Dessutom kan fördelarna med uppfinningen uppnås utan otillbörlig bearbetning'av innerytan på höljet eller rörskivan, och trots detta kan man uppnå väsentligen fluídtäta betingelser. Permeatorerna enligt uppfinningen är också i stånd att utnyttja höga tryckskillnader mellan de ihåliga fibermembranens höljes- och kanalsidor. Dessutom kan alla tätningsdetaljer lätt exponeras, så att defekter, smuts eller andra föroreningar, som kan inverka menligt på fluidtät- ningen, lätt kan undanröjas. Dessutom kan skillnader i expansioner hos rörskivan eller höljet tolereras utan skadlig effekt på fluidtätningen ens när expansionen sker under användning av permeatorn. De i hög grad .önskvärda fördelar, som erbjuds av permeatorn enligt föreliggande uppfinning, kan lätt uppnås utan otillbörliga tillverkningsansträngningar, och i många fall kan tillverkningen av permeatorerna enligt uppfinningen underlättas jämfört med tidigare föreslagna permeatorkonstruktíoner. Även om man genom föreliggande uppfinning uppnår betydande fördelar med avseende på permeatorer, är det givet att också andra apparater innefattande en yttre behållare och åtminstone en inre behållare, t.ex. rör-i-hölje-värmeväxlare, kärl innehållande två separata fluida, etc., kan ha betydande fördelar därav.

En apparat innefattande en ändtillslutning enligt uppfinningen innefat- tar en yttre behållare med minst en öppning, ett ändtillslutningslock, som är löstagbart fäst vid och täcker denna nämnda öppning hos den yttre behållaren på fluidtätande sätt, minst en inre behållare med minst en öppning, varvid en sådan inre behållare är placerad inne i den yttre behållaren med den inre behållaren anordnad att beröra ändtillslutningslocket för att täcka en nämnd öppning i den inre behållaren, och åtminstone ett elastiskt organ, som samverkar mellan den yttre behållaren och en nämnd inre behållare för att åstadkomma en tillräcklig kraft på den inre behållaren för att ge ett väsentligen fluidtätt förhållande mellan ändtillslutningslocket och en nämnd inre behållare.

Vid en aspekt av uppfinningen innefattar en permeator ett avlångt, rörforrrrigt hölje med minst en .öppen ände, ett väsentligen fluidogenomträngligt ändtillslutningslock, som är löstagbart fäst vid och täcker det avlånga, rör- formiga höljet vid nämnda öppna ände, varvid ändtillslutningslocket har minst en fluidförbindelseöppning, ett flertal ihåliga fibrer, som uppvisar selektivitet mot genomträngning av minst en fluid i en fluidblandning, som innehåller minst en annan komponent, varvid de ihåliga fibrerna är väsentligen parallella och sträcker sig i längdriktningen för att bilda minst en bunt i det avlånga, rörformiga höljet, en väsentligen fluidogenomtränglig rörskiva med en ytteryta, där de ihåliga fibrerna i nämnda bunt eller buntar är inbäddade i rörskivan, så att 7911 01321- 4 4 kanalerna i de ihåliga fibrerna åstadkommer fluidförbindelse genom rörskivan, f varvid nämnda ytteryta i sidled sträcker sig förbi periferin på den i rörskivan inbäddade bunten eller buntarna och befinner sig intill ändtillslutningslocket, åtminstone ett elastiskt element, som samverkar mellan höljet och rörskivan och är anordnat att åstadkomma en kraft på rörskivan, vilken kraft väsentligen är riktad i längdriktningen utåt från den öppna änden av höljet mot ändtillslutnings- locket, ett första tätningsorgan mellan ändtillslutningslocket och höljet, anord- nad att bilda en väsentligen fluidtät tätning mellan ändtillslutningslocket och höljet, och andra tätningsorgan mellan ändtillslutningslocket och rörskivans ytteryta, varvid de andra tätningsorganen väsentligen omger den i rörskivan inbäddade bunten eller buntarna, varvid nämnda elastiska element ger tillräcklig kraft på rörskivan så att de andra tätningsorganen bildar en väsentligen fluidtät tätning mellan cörhöljets ytteryta och ändtillslutningslocket. Fastsättningen av ändtillslutningslocket på höljet kan lämpligen samtidigt åstadkomma fluidtät- ningen mellan ändtillslutningslocket och höljet samt ändtillslutningslocket och rörskivan. ' Permeatorn enligt uppfinningen kan vara av godtycklig, lämplig kon- struktion för att åstadkomma fluidseparationer, och den kan vara en ensidig eller dubbelsidig permeator. En ensidig permeator har en nörskiva vid endast den ena änden, och den ena eller båda ändarna av de ihåliga fibrerna är inbäddade i rörskivan. När endast den ena änden av varje ihålig fiber är inbäddad i r.örskivan måste den andra pluggas igen eller tillslutas på annat sätt. len dubbelsidig modul är en rörskiva anordnad vid vardera änden vid höljet, och de ihåliga fibrerna kan sträcka sig från den ena till den andra rörskivan, eller också kan permeatorerna innehålla minst två olika buntar eller knippen av ihåliga fibrer, varvid åtminstone en bunt sträcker sig in iendast den ena rörskivan, Den ena eller båda rörskivorna i en dubbelsidig modul kan vara fluidtätande enligt föreliggande uppfinning.

Permeatorns rörformiga hölje kan ha någon godtycklig, lämplig tvärsektionsform och tillräcklig volym för att ge den önskade membranytan i permeatorn.

Vanligtvis använder man höljen med cirkulär tvärsektionsyta på grund av deras tillgänglighet, lätthanterlighet och hållfasthet. Dock kan höljen med annan tvärsektionsform, t.ex. rektangulär, vara mycket lämpliga för många permeato- rer. Höljena har ofta en största tvärsektionsdimension på minst ca 0,02, företrädesvis minst ca 0,05 meter, t.ex. upp till ca l eller 2 meter eller mer.

Längden på höljet, som innehåller de ihåliga fibrerna, är ofta minst 0,2 eller 0,3 meter, t.ex. minst ca 0,5 meter, upp till 10 meter eller mer. _ Permeatorn kan drivas på godtyckligt önskat sätt. Exempelvis kan fluidmatningsblandningen införas i höljet och initialt beröra-höljessidan av de ihåliga fibrerna, eller också kan den införas i de ihåliga fibrernas innerkanaler. 7910321-4 Fluidens strömningsmönster på de ihåliga fibrernas höljessida kan vara huvudsak- ligen tvärs längdorienteringen för de ihåliga fibrerna eller huvudsakligen axiellt med de ihåliga fibrernas orientering. När flödet på de ihåliga fibrernas höljessida är axiellt kan det vara i huvudsak medströms eller motströms flödet i de ihåliga fibrernas kanaler. Vid ett föredraget arbetssätt för permeatorn införs fluidmat- ningsblandningen på de ihåliga fibrernas höljessida. Eftersom fluidmatningsbland- ningen ofta har högre totaltryck än trycket på permeeringsfluiden bidrar tryckskillnaden från höljessidan till kanalsidan till att upprätthålla den önskade fluidtätningen mellan rörskivan och ändtillslutningslocket. Detta arbetssätt kan även bilda en säkerhetsventil för att skydda de ihåliga fibermembranen. Om exempelvis totaltrycket på höljessidan skulle minska utan minskning av totaltryc- ket på kanalsidan skulle ett betydligt högre tryck kunna råda inne i de ihåliga fibrernas kanaler, vilket skadligt kunde påverka de ihåliga fibermembranen.

Detta högre tryck kan dock vara tillräckligt för att pressa rörskivan från dess fluidtätande förhållande till ändtillslutningslocket och därigenom frisläppa trycket på de ihåliga fibrernas kanalsida innan otillbörliga skador uppstår på de ihåliga fibermembranen.

De ihåliga fibermembranen kan tillverkas av godtyckligt lämpligt syntetiskt eller naturligt material lämpat för fluidseparationer eller som bärare för material som utför fluidseparationer. Materialvalet för de ihåliga fibrerna kan baseras på värmeresistens, kemisk resistens och/eller mekanisk hållfasthet hos de ihåliga fibrerna, liksom på andra faktorer dikterade av den avsedda fluidseparation, för vilken de skall användas, och de driftsbetingelser som de kommer att utsättas för. Materialet för ratt bilda de ihåliga fibrerna kan vara onrganiskt, organiskt eller blandat oorganiskt och organiskt. Typiska oorganiska material innefattar glas, keramiska material, kermetmaterial, metaller och liknande. De organiska materialen är vanligen polymerer. Diametern på de ihåliga fibrerna kan väljas över ett brett område, men de ihåliga fibrerna skall ha tillräcklig väggtjocklek -för att ge adekvat hållfasthet åt den ihåliga fibern.

Ytterdiametern på den ihåliga fibern är ofta minst ca 20 mikron, Lex. minst ca mikron, och fibrer av samma eller olika ytterdiameter kan ingå i en fiberbunt.

Ytterdiametern på de ihåliga fibrerna överstiger ofta inte ca 800 eller 1000 mikron, eftersom större diameter hos de ihåliga fibrerna kan ge mindre önskvärda förhållanden vad gäller ytarea av ihålig fiber per enhetsvolym av permeatorn. Ytterdiametern på de ihåliga fibrerna är företrädesvis ca 50 till 800 mikron. Väggtjockleken på de ihåliga fibrerna är vanligtvis minst ca 5 mikron, och i vissa ihåliga fibrer kan väggtjockleken uppgå till ca 200 eller 300 mikron, t.ex. ca 50 tili 200 mikron. Vid ihåliga fibrer tillverkade av material med mindre *1iff91aosz1-.4 6 hållfasthet kan det vara nödvändigt att utnyttja större diameter och väggtjocklek hos de ihåliga fibrerna för att ge dessa tillräcklig hållfasthet. De ihåliga fibrernas väggar kan vara i huvudsak solida eller innehålla en betydande porvolym. När porer är önskvärda kan densiteten på den ihåliga fibern vara väsentligen densamma över hela väggtjockleken, dvs. den ihåliga fibern är isotropisk, eller också kan denihåliga fibern kännetecknas av att den har minst ett omrâde med relativt hög densitet inom sin väggtjocklek i flödesspärrande förhållande i väggen av den ihåliga fibern, dvs. den ihåliga fibern är anisotrop.

De ihåliga fibrerna är vanligtvis anordnade parallellt i form av en eller fiera buntar i höljet. Vanligtvis ingår åtminstone ca l0.000 och ofta ett betydligt större antal, t.ex. upp till 1 miljon eller mera, ihåliga fibrer i en permeator.

Fibrerna i bunten kan exempelvis vara förhållandevis raka, eller också kan de vara spiralformigt lindade t.ex. såsom anges i amerikanska patentskriften 3.422.008. I många fall används en enda bunt av ihåliga fibrer i en permeator, och i åtminstone den ena änden av de ihåliga fibrerna i bunten är inbäddad i en rörskiva. De ihåliga fibrernas motsatta ände kan vara anordnade i en tillbakavänd slinga, dvs. bunten har väsentligen U-form, och vara inbäddad i samma rörskiva, eller också kan de ihåliga fibrernas motsatta ände vara tillpluggad eller inbäddad i en ytterligare rörskiva. När de ihåliga fibrerna i bunten har "U“-form kan ändarna vara segmenterade, så att olika områden på rörskivan innehåller vardera änden av' de ihåliga fibrerna. Vart och ett av dessa områden på en rörskiva kan hållas i väsentligen fluidogenomträngligt förhållande, så att fluidkommunikation mellan områdena kan ske endast genom att fluiden passerar genom kanalerna ide ihåliga fibrerna.

Rörskivan, som innehåller åtminstone den ena änden av minst en bunt av ihåliga fibrer, kan ha godtycklig lämplig form för montering i permeatorn.

Tiliräcklig ytarea skall finnas på rörskivans ytteryta, vilken omger minst en i rörskivan inbäddad bunt, så att ytan kan uppta tätningsorgan och ge en väsentligen fluidtät kontakt med tätningsorganen. Nlan utnyttjar företrädesvis tillräcklig ytarea för att fluidförbindelsen med kanalerna i de ihåliga fibrerna i bunten blir i huvudsak ohindrad. I en permeator, som innehåller en enda bunt av ihåliga fibrer med väsentligen cirkulär tvärsektionsform, kan exempelvis rör- skivan ha väsentligen cirkulär tvärsektionsform med större diameter än diame- tern på bunten, så att tätningsorganen kan beröra rörskivans ytteryta utan att i större grad blockera fiuidförbindelsen till eller från kanalerna i de inbäddade ihåliga fibrerna. I perrneatorer med mer än en bunt av ihåliga fibrer, som sträcker sig genom rörskivan, kan ett tätningsorgan omge alla buntarna vid rör-skivans yttersida, eller också kan ett tätningsorgan sträcka sig runt en del av buntarna vid ytterytan. Ofta är den zon, som skall beröras av tätningsorganen, 79010321-4 7 minst ca 0,005 m, t.ex. minst ca 0,01 m, på bredden. Yttersidan kan vara kontinuerlig eller icke kontinuerlig, dvs. att rörskivans yta kan vara enhetlig eller också kan rörskivan ha en separat sidoförlängning, vilken kan erbjuda yta för kontakt med tätningsorganen. Givetvis skall varje sidoförlängning, som är i kontakt med tätningsorganen, själv vara i fluidtätt förhållande till rörskivan.

Rörskivans ytteryta kan vara väsentligen vinkelrät mot orienteringen av de ihåliga fibrerna, men det är uppenbart att fördelarna med uppfinningen också kan uppnås med användning av ytterytor, som är exempelvis sneda, krökta, ojämna (t.ex. tandade, trappstegsformade, etc.) eller liknande. De ihåliga fibrerna kan sträcka sig genom rörskivans ytteryta eller, oftare, vara anordnade i linje med rörskivans ytteryta.- Rörskivan kan åtminstone delvis sträcka sig in i höljet, eller också kan den, om så önskas, befinna sig utanför höljet vid den öppna änden. När rörskivan är avsedd att åtminstone delvis placeras inne i höljet är det att föredra att rörskivans tvärsektionsdimensioner är tillräckligt mycket mindre än höljets tvärsektionsdimensioner för att rörskivan skall kunna placeras glidbart inne i höljet. Eftersom det inte behöger vara fluidtäthet mellan höljets inre och rörskivans sidovägg krävs inte små toleranser på dimensionerna hos höljet och rörskivan. Om sålunda rörskivan behöver kapas för att frilägga kanaler hos de ihåliga fibrerna kan kapningsoperationen utföras för att ge den önskade öppningen till kanalerna i de ihåliga fibrerna utan otillbörlig hänsyn till rörskivans dimensioner. Rörskivan, som innehåller minst den ena änden av minst en bunt av ihåliga fibrer, kan formas på godtyckligt lämpligt sätt, t.ex. genom gjutning av ett förslutningsmaterial kring buntändarna, t.ex. såsom beskrivs i amerikanska patentskrifterna 3.339.341 och 3.442.389, eller genom att impreg- nera fiberändarna med förslutningsmaterial under samtidigt sammanförande av de ihåliga fibrerna till en bunt, t.ex. såsom beskrivs i amerikanska patentskrifter- na 3.055.460 och 3.690.465. _ Lämpliga förslutningsmaterial innefattar härdbara flytande polymer- kompositioner (såsom epoxihartser, uretaner, etc.), lödmaterial, cementmaterial, vaxer och liknande. Rörskivans tjocklek är vanligen tillräcklig för att ge lämplig -hållfasthet för att tåla de totala tryckskillnader, för vilka rörskivan kan utsättas vid separationsoperationer. Sålunda kan den utnyttjade tjockleken bero av hållfastheten hos förslutningsmaterialet. Rörskivan skall också vara tillräckligt tjock för att ge fullt tillräcklig kontakt mellan de ihåliga fibrerna och förslutningsmaterialet, så att de är i väsentligen fluidtätt förhållande. Rörskivor är ofta minst ca 0,01 meter, t.ex. 0,01 till 0,25 meter tjocka. Åtminstone ett elastiskt element samverkar mellan höljet och rörskivan m fuzz 1- 4 8 I för att på rörskivan åstadkomma en kraft, som generellt är längsriktad utåt från höljets öppna ände och mot ändtillslutningslocket. Det elastiska elementet kan exempelvis vara en fjäder, t.ex. en spiralfjäder, bladfjäder, vågfjäder, metall- bandfjäder, kulfjäderkolv, etc., eller ett elastiskt deformerbart material såsom elastiskt plastmaterial och liknande. Det elastiska elementet genererar före- trädesvis en tillräcklig kraft för att de andra tätningsorganen som är anordnade mellan rörskivans ytteryta och ändtillslutningslocket, skall kunna ge väsentligen fluidtätt förhållande mellan ändtillslutningen och rörskivans ytteryta under oväntade driftsbetingelser. I många fall genererar det elastískaelementet ett tryck på minst ca 5, oftare minst ca l0, eller till och med 100 kilo per cmz eller mer på de andra tätningsorganen. De ihåliga fibrernas höljessida befinner sig företrädesvis vid högre totaltryck än totaltrycket på de ihåliga fibrernas kanalsida. Den totala tryckskillnaden över rörskivan kan sålunda bidra till att bilda den väsentligen fluidtäta anordningen mellan rörskivan och ändtillslut- ningen. Det av de elastiska organen genererade trycket är med fördel lägre än en tryckskillnad, som skulle skadligt påverka det ihåliga fibermembranet när det högre trycket ligger på de ihåliga fibrernas kanalsida, så att en säkerhetsventil kan anordnas genom ändtillslutníngskonstruktionen.

Det elastiska elementet samverkar mellan höljet och rörskivan., De elastiska organen har med fördel tillräcklig flexibilitet för att den önskade fiuidtätningen skall kunna upprätthâllas även om dimensionerna på exempelvis de andra tätningsorganen eller rörskivan eller höljet skulle ändras med tiden beroende på mekanisk utmattning, skadliga effekter genom beståndsdelar i matar- och/eller permeatströmmarna från permeatorn, temperaturändringar och liknande. Det är dessutom .önskvärt att de elastiska organen har tillräcklig elasticitet, så att rörskivan inte behöver bearbetas för att exakt passa in i permeatorn. Således kan man i en given permeator och i enlighet med föreliggande uppfinning använda rörskivor med dimensioner som varierar upp till exempelvis flera mm eller mer, med bibehållande av den önskade kraften för att åstadkomma fluidtät kontakt. Det elastiska elementet kan vara i kontakt med höljets inre eller ytan vid den öppna änden av höljet. Det elastiska elementets kontaktpunkt med höljet kan också vara variabel, så att rörskivor med större variationer och dimensioner kan inrymmas.- De elastiska organen kan beröra rörskivan på godtyckligt lämpligt sätt, så att man får de önskade krafterna på rörskivan. Exempelvis kan de eiastiska organen beröra rörskivans inneryta eller också beröra ett utskott, som sträcker sig väsentligen utåt från rörskivans sidor.

De elastiska organen kan företrädesvis lätt tas bort från rörskivan, så att utbyte av rörskivan och membranaggregatet av ihåliga fibrer underlättas. 7910321-4 9 De första tätningsorganen och de andra tätningsorganen kan vara sammansatta av samma eller olika material, och vardera kan ha lämplig form för att åstadkomma önskad fluidtätning. Tätningsorganen är ofta sammansatta av naturliga eller syntetiska polymermaterial, vilka om så önskas kan innehålla organiska eller oorganiska fyllmedel. Materialet i tätningsorganen skall vara tillräckligt inert mot de fluida, med vilka det kan komma i kontakt så, att det inte på skadligt sätt pâverkas under separationsförloppet. Materialet i tätnings- organen har företrädesvis tillräcklig flexibilitet för att en lämplig fluidtät tätning skall kunna uppnås också vid förkomst av mindre oregelbundenheter i de ytor, som det kommer i kontakt med. Lämpliga tätningsorgan inbegriper sålunda ofta packningar, O-ringar, och liknande. Ändtillslutningslocket är anordnat att löstagbart fästas vid höljet. En speciellt lämplig anordning för att fästa ändtillslutningsväggen vid höljet inbegriper användning av flänsar fästa medelst bultar. De första tätningsorganen är med fördel placerade mellan höljet och ändtillslutningslocket, så att de när ändtillslutningslocket är stadigt åtdraget på höljet ger tätande kontakt med såväl ändtillslutningslocket som höljet. När ändtillslutningslocket är stadigt fäst på höljet ger det elastiska elementet även tillräcklig kraft på rörskivan för att de andra tätningsorganen skall bibehålla en väsentligen fluidtät tätning mellan rörskivans ytteryta ochändtillslutningslocket. Det bör påpekas, att de första tätningsorganen och de andra tätningsorganen kan utgöras av exempelvis en enda packning. En yta av packningen berör delvis höljet, och den andra delen av denna yta på packningen berör rörskivans ytteryta. Givetvis kan de första tätningsorga- nen och de andra tätningsorganen innefatta mer än en packning eller O-ring, exempelvis.

Uppfinningen beskrivs närmare nedan med hänvisning till de bifogade ritningarna, i vilka Fig. 1 är en schematisk längdselctionsvy av en permeator enligt upp- finningen, där de elastiska organen är placerade vid höljets öppna ände, Fig. 2 är en schematisk delvy i längdsektion av en permeator enligt uppfinningen, där rörskivan är placerad utanför det längsgående höljet, Fig. 3 är en schematisk delvy i längdsektion av en permeator enligt uppfinningen, där det elastiska elementet är placerat inne i höljet, och Fig. ll är en scbematisk delvy i längdsektion av en permeator enligt uppfinningen, där ett distanselement utnyttjas mellan ändtillslutningslocket och rörskivan.

Den i Fig. 1 visade permeatorn betecknas generellt med hänvisnings- siffran 100. Permeatorn 100 omfattar ett hölje 102 (endast de främre och bakre ändarna visas), som är anordnat att uppta en rörskiva vid ena änden. Höljet 102 79,1 01121-4 lU kan bestå av något godtyckligt lämpligt, fluidogenomträngligt materialsåsom metall och plast. I många permeatorer används metaller såsom stål tack vare enkelheten vid tillverkningen, livslängden och hâllfastheten. Höljet kan ha godtycklig lämplig tvärsektionsform, men väsentligen cirkulär tvärsektion är att föredra. Höljet 102 har en främre fläns 101,1 vid en ände, som är anordnad att motta rörskivan, och en bakre fläns 106 vid den motsatta änden. Soma visas är höljet 102 försett “med en öppning 108 invid den främre flänsen 104. öppningen 108 kan åstadkommafluidförbindelse med höljets inre. Även om en enda öppning 108 visas är det givet att ett flertal öppningar 108 kan placeras runt höljets 102 periferi. Ett ändlock ll0 är placerat vid höljets 102 bakre ände, och det är fäst vid den bakre flänsen 106 med hjälp av (ej visade) bultar. En packning 112 är placerad mellan ändlocket 110 och flänsen 106 för att ge en väsentligen fluidogenomtränglig tätning. Ändlocket 110 är försett med en öppning 114 för fluidförbindelse genom ändlocket.

En bunt eller ett knippe 116 (som inte visas i tvärsektionen) är sammansatt av ett flertal ihåliga fibrer och är placerad inne i höljet 102. Bunten omfattar ofta mer än 10.000 ihåliga fibrer, och med ihåliga fibrer med mindre diameter och höljen med större diameter kan fibrerna vara fler än 100.000 eller till och med fler än 1 miljon. Som visas har bunten väsentligen samma tvärsektionsform som höljet. Den ena änden av var och en av de ihåliga fibrerna i bunten 116 är inbäddad i en rörskiva 118 (som inte visas i tvärsektion). Kanalerna _ eller borrningarna i de ihåliga fibrerna kommunicerar genom rörskivan 118 med höljets 102 öppna ände. Den andra änden av varje ihålig fiber är inbäddad i en plugg 120 (som inte visas i tvärsektion). Kanalerna i' de ihåliga fibrerna kommunicerar inte genom pluggen 120. Rörskivan och pluggen kan vara formade på godtyckligt lämpligt sätt, t.ex. genom gjutning av ett förslutningsmateríal eller genom impregnering av fiberändarna med förslutningsmaterial under hopmontering av de ihåliga fibrerna för att bilda bunten. i Som visas i Fig. l omger en rörskivefläns 122 (som visas delvis bortbru- ten) sidan av rörskivan 118 och är stadigt fäst vid rörskivan 118 med ett flertal skruvar 124. Rörskiveflänsen 122 har ett i sidled utskjutande flänselement 123, som delvis ligger ut över ändenav höljet 102. Bakåt från flänsen 123 sträcker sig ett flertal inställningstappar 125, vilka upptas av fborrningar 127 i änden av höljet 102. En fjäder 126 omger varje inställningstapp 125. Ett främre ändtillslutnings- lock 128 är placerat på den främre flänsen 101: av höljet 102. Det främre i ändtillslutningslocket 128 är anordnat att fästas vid flänsen 104 med (ej visade) bultar. Mellan det främre ändtillslutningslocket 128 och flänsen 104 finns en packning 130, som är anordnad att ge en fluidtät tätning. Ändtillslutningslocket 7910321-4 11 128 är också försett med ett ringformat spår 132 för att uppta en O-ring 134.

Spåret 132 har större minsta diameter än den minsta diametern på O-ringen 1344, så att O-ringen sträcks när den passas in i spåret och sålunda lätt kan hållas på plats under och efter monteringen. O-ringen 134 ger en fluidtät tätning mellan den främre ändtillslutningen 128 och rörskivan 118. Det är också klart, att genom fastsättning av rörskiveflänsen 122 vid rörskivan 118 på väsentligen fluidogenom- trängligt sätt, så kan O-ringen 134 på lämpligt sätt komma i kontakt med rörskiveflänsen 122 på väsentligen fluidogenomträngligt sätt för att bilda en permeator enligt uppfinningen. Kraften för att åstadkomma den önskade fluidtäta tätningen åstadkommas av fjädern 126, som pressar rörskivan 118 i längdriktningen utåt från höljet. Det främre ändtillslutningslocket 128 är också försett med en .öppning 136 för fluidkommunikation med kanalerna i de ihåliga fibrerna.

Vid drift av permeatorn 100 kan en matarfluidblandning införas i permeatorns höljessida genom .öppningen 114 eller, företrädesvis, .öppningen 108, _ varvid den fluid, som inte tränger igenom, avlägsnas från permeatorns höljessida genom den andra .öppningen. Den genomträngande fluiden går in i kanalerna i de ihåliga fibrerna och kommunicerar genom rörskivan 118 samt släpps ut från permeatorn genom öppningen 136 i det främre ändtillslutninglocket 128.

Fig. 2 visar den främre delen av en permeator, som generellt betecknas med hänvisningssiffran 200. Permeatorn 200 omfattar ett hölje 202, som har cirkulär tvärsektionsform. I-löljet 202 är försett med en främre ändfläns 204 och en fluidkommunikationsöppning 208. l höljet 202 finns en bunt 216 (som inte visas i tvärsektion), som är sammansatt av ett flertal ihåliga fibrermembran. Bunten har samma generella tvärsektionsform som höljets inre. Bunten 216 avslutas vid den främre änden med rörskivan 218 (som inte visas i tvärsektion). Som visas har rörskivan 218 en (trappstegsformad) ytteryta, i vilken ett koncentriskt centralt parti sträcker sig förbi det omgivande ringformade partiet. En vågfjäder 226 är placerad mellan änden på höljet 202 och rörskivans 218 inneryta. Vågfjädern 226 ger en elastisk kraft anordnad att rikta rörskivan 218 i längdriktningen utåt från höljet 202. Det främre ändtillslutningslocket 228 är anordnat att stadigt fastgöras vid höljet 202 med användning av (ej visade) bultar. En packning 230 är placerad mellan det främre ändtillslutningslocket 228 och den främre flänsen 204 hos höljet 202, så att man åstadkommer fluidtätning när tillslutningslocket 228 är stadigt fäst vid höljet 202. En O-ring 234 är i kontakt med rörskívans 218 ytteryta vid det ringformade partiet och hålls under fluidtätning med den främre ändtiilslutningen 228 när denna och höljet 202 är fastgjorda, beroende på de längsgående, utåtriktade krafter som utövas av vågfjädern 226.. Det främre taiazzi-4 12 ändtillslutningslocket 228 är försett med en_ öppning 236 för fluidförbindelse genom permeatorn 200 med öppningarna i de ihåliga fibermembranen.

Fig. 3 illustrerar det främre partiet av en permeator, som generellt är betecknad med hänvisningssiffran 300. Permeatorn 300 omfattar ett hölje 302.

Höljet 302 har en främre fläns 304 och ett från detta utgående buntbegränsande rör 303. Den främre flänsen 3014 har en stor central borrning, och ändpartiet av det buntbegränsande röret 303 sträcker sig in i borrningen, så att det finns ett. ringformat område mellan ytterytan på röret 303 och ytan på borrningen i flänsen 3014. Ett mellanlägg 305 är placerat i borrningen och den främre flänsen 3011- för fastgöring av röret 303 däri. Mellanlägget 305 har ett i längdriktningen utsträckt parti, som är anordnat att fästas vid röret 303 och i längdriktningen sträcker sig? förbi röret 303. Vid den från röret 303 vända änden av distansele- _ mentet eller mellanlägget 305 finns ett i sidled utskjutande parti, vilket berör. den yta, som avgränsar borrningen i flänsen 300. Flänsen 3014 är försedd med en öppning 308 för tillförsel av fluid till det ringformade området omkring röret 303. Den längsgående ytan av distanselementet 305 har fluidinloppsöppningar 307 för kommunikation av gaser mellan det inre av röret 303 och det ringformade omrâdet omkring röret 303, och distanselementet 305 fungerar sålunda som en samlingskammare för fluiddistribution. e En bunt 316 (som inte visas i tvärsektion), som är sammansatt av ett flertal ihåliga fibermembran, är placerad i röret 303 och sträcker sig förbi röret 303 och distanselementet 307 in i en rörskiva 318 (som inte visas i tvärsektion).

Rörskivan 318 är placerad i borrningen av den främre flänsen 300, och en vâgfjäder 326 är placerad mellan innerytan av rörskivan 318 och den i sidled utsträckta ytan av distanselementet 305. ' Ändtillslutningslocket för permeatorn 300 innefattar tvâ element, av vilka det första är ett rörskivetätningselement 335, som befinner sig intill den främre flänsen 300, och ett fluiddistributionselement 329, som är placerat på den andra sidan av tätningselementet 335. Tätningselementet 335 har en tillräckligt liten koncentrisk borrning för att ge tillräcklig yta för fluidtätande kontakt med en O-ring 3314, som i sin tur är i kontakt med rörskivans 318 ytteryta. Borrningen i tätningselementet 335 har tillräckligt stor diameter för att det inte skall ske någon otillbörlig 'begränsning av flödet från kanalerna i de ihåliga fibrerna.

Fluiddistributionselementet 329 är försett med en öppning 336 för fluidförbin- delse från permeatorn. En packning 330 är placerad mellan den främre flänsen 304 och tätningselementet 335, och en packning 331 är placerad mellan tätningselementet 335 och fluiddistributionselementet 329. Packningarna är anordnade att ge fluidtätning mellan elementen när dessa är förbundna med 7910321-4 13 varandra, t.ex. med hjälp av (ej visade) bultar.

Fig. 4 visar det främre partiet av en permeator, som generellt anges med hänvisningssiffran 400. Permeatorn 400 innefattar ett hölje 402, som har en främre ände med större diameter, och en främre fläns 404 och en fluidförbin- delseöppning 408. Inne i höljet 402 finns ett knippe 416 (som inte visas i tvärsektion), som är sammansatt av ett flertal ihåliga fibermembran. Bunten har samma generella tvärsektionsform som höljets inre. Bunten 416 passerar genom en samlingskammare 405 försedd med (ej visade) distributionsöppningar. Kam- maren 405 är belägen inne i den främre änden av höljet 402 och tjänar till att fördela fluider, som passerar till eller från fluidförbindelseöppningen 408. Bunten 416 avslutas vid den främre änden med en rörskiva 418 (som inte visas i ~ tvärsektion). Vågfjädrar 426a och 426b är åtskilda medelst en mellanläggsbricka 427 och tjänar till att bilda ett elastiskt element mellan samlingskammaren 405 och rörskivan 418. Genom att utnyttja alternerande vâgfjädrar och meilanläggs- brickor kan man uppnå önskat mellanrum och flexibilitet. Följaktligen kan man uppnå lämpliga krafter utan att bekymra sig om snäva toleranser beträffande tjockleken på rörskivan. Ett ringformigt tätande mellanlägg 435 är placerat vid ytan av rörskivan 418. Det ringformiga tätande mellanlägget har en O-ring 437 på sin mot rörskivan 418 vända sida, och en O-ring 439 placerad på sin motsatta sida. Det främre tillslutningslocket 428 är anordnat att stadigt fästas på höljet 402 med (ej visade) bultar och täcka borrníngen i höljet. En O-ring 430 är placerad mellan det främre ändtillslutningslocket 428 och den främre flänsen 404, så att fluidtätning uppnås när det främre ändtillslutningslocket 428, som är försett med en fluidkommunikationsöppning 436, är stadigt fastgjort vid höljet.

En O-ring 439 är i kontakt med ändtillslutningslocket 428 när detta är fäst vid höljet. Fluidtätning âstadkommes genom de krafter, som utövas på rörskivan 418 av vågijädrarna 426a och 426b. Dessa krafter ger också fluidtät tätning av O- ringen 477 mot ytan på rörskivan 418. Bredden på det ringformiga tätande mellanlägget 435 kan väljas för att ge den önskade hoptryckningen av vågfjädrarna 426a och 426b och sålunda möjliggöra för vågfjädrarna att åstadkomma önskade tryck.

Claims (10)

1910321-4 14 PATENTKRAV

1. Permeator innefattande ettdångsträckt röríormat hölje (102) försett med minst en öppen ände, ett väsentligen fluidogenomträngligt ändtillslutnings- lock (128), som är löstagbart fäst vid och täcker höljet vid den öppna änden samt är försett med minst en fluidförbindelseöppning (136), ett flertal ihåliga fibrer, som uppvisar selektivitet gentemot genomträngning av åtminstone en fluid i en fluidblandning innehållande minst en annan komponent, varvid de ihåliga fibrerna är i huvudsak parallella och sträcker sig i längdriktningen för att bilda minst en bunt (116) i höljet (102), en väsentligen fluidogenomtränglíg rörskiva (118) försedd med en ytteryta, varvid de ihåliga fibrerna i nämnda bunt eller buntar är inbäddade i rörskivan så att kanalerna i de ihåliga fibrerna ger fluidförbindelse genom rörskivan, och varvid nämnda ytteryta sträcker sig förbi periferin av nämnda bunt eller buntar (116) och befinner sig intill ändtillslutningslocket (128), k ä n n e t e c k n a d av att minst ett elastiskt element (126) samverkar mellan höljet (102) och rörskivan (118) och är anordnat att på rörskivan utöva en kraft, som i huvudsak är riktad i längdriktningen utåt från höljets öppna ände, att första tätningsorgan (130) är placerade mellan ändtillslutningslocket (128) och höljet (102) och ger en väsentligen fluidtät tätning mellan dessa, och att andra tätningsorgan (134) är placerade mellan ändtillslutningslocket (128) och rör- skivans (118) ytteryta och väsentligen omger nämnda i rörskivan inbäddade bunt eller buntar, varvid nämnda elastiska element (126) ger tillräcklig kraft på i rörskivan, så att de andra tätníngsorganen (1311) åstadkommer väsentligen fluidtät tätning mellan rörskivans ytteryta och ändtillslutningslocket (128).

2. a Permeator enligt 'patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att rörskivan åtminstone delvis befinner sig inne i höljet och är i längdriktningen glidbart placerad i höljet.

3. Permeator enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att det 'elastiska elementet är i kontakt med höljets inneryta och rörskivan. ll.

4. Permeator enligt något av patentkraven l till 3, k ä n n e t e c k n a d av att det elastiska elementet eller elementen i kontakt med höljets ändyta och rörskivan.

5.. Permeator enligt något av patentkraven 1 till 4, k ä n n e t e c k n a d av att rörskivan är anordnad att tas bort från permeatorn. 7910321-4 15

6. Permeator enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a d av att rörskivan befinner sig utanför höljet.

7. Permeator enligt något av patentkraven l till 5, k ä n n e t e c k n a d av att det elastiska elementet är en fjäder.

8. Permeator enligt något av patentkravenl till 7, k ä n n e t e c k n a d av att rörskivans ytteryta är väsentligen vinkelrät mot orienteringen av de ihåliga fibrerna.

9. Permeator enligt något av patentkraven l till 8, kännetecknad avattdenharen enda öppenände.

10. Permeator enligt något av patentkraven 1 till 9, k ä n n e t e c k na d av att den har en enda flberbunt. , ......,_.__ _._..._..-. .,_._..í_.__ .g ... ...____..._.__.....___-..-., . n..