SE447543B - Separeringsanordning for fluider, bestaende av berarplattor och membranemnen fran ett semipermeabelt membran - Google Patents

Description

15 20 25 BO 35' 447 543 (jämför DE-AS 2 209 116 eller US-PS 3 831 763), varvid tät- ningsramarna utgöres av plana ämnen av ett speciellt tät- ningsmaterial. Det speciella tätningsmaterialet måste liksom membranet och plastplattorna vara autoklaverbara flera gånger, varför varje tätningsmaterial icke är lämpat för alla användningsändamål för separeringsanordningen. Bärar- plattorna av plastmaterial mäste ha en viss tjocklek för att de ej skall bli skeva vid autoklaveringen samt kunna motstå inspänningskrafterna i den sammansatta anordningen. De dess- utom nödvändiga tätningsramarna ökar den totala bygghöjden hos en dylik paketformig separeringsanordning och framkallar ytterligare riskställen för uppträdande av läckage. En tek- nisk lösning av senare slag (jämför DE-OS 2 930 986) före- slår därför åter tätning medelst i bärarplattórna informade tätningsribbor. En dylik tätning blir även problematisk i området kring in- och utloppen, som mestadels är utformade som cirkelrunda hål, som sträcker sig genom hela stapeln av bärarplattor, vilka hål i horisontell riktning övergår i fördelningskanaler.

Det är likaså förut känt (jämför US-PS 3 585 131) att i bärarplattorna anordna slitsgenomföringar, som sträcker sig över hela bredden av den överströmmade membranytan, för att på detta sätt åstadkomma en bättre fördelning av fluidström- marna. Vid denna kända separeringsanordning består membranet av med varandra sammanvävda hâlfibermembran, som genomström- mas korsvis och överströmmas lodrätt. För att separera de tre fluidrummen gentemot bärarplattorna är det vävliknande membranet tätat medelst en plastlimsträng. Även här är kon- struktionen och tätningen från framställningssynpunkt mycket ' komplicerad. Genom den vävliknande strukturen uppkommer även risken att tätningsmaterialet icke invändningsfritt in- tränger i v”vens hâlrum och allsidigt omsluter de enskilda hålfibermembranen och avtätar mot bärarplattorna.

Förutom användningen av i sig styva bärarplattor är det även känt att framställa separeringselement i flera skikt av en 10 15 20 '25 50 35 447 543 3 plastväv, ett på båda sidor anordnat, fiberflorliknande bärarmaterial och på båda sidor anordnade membran. Tåg- ningen av de enskilda separeringsenheterna sker genom att hela den yttre kanten av separeringselementet omsprutas med ett plastmaterial. Fördelningen av fluidströmmarna inuti separeringselementet sker genom på avstånd på kanterna an- ordnade hål, varvid de intilliggande hålen är omväxlande ut- vändigt och invändigt förbundna med de avtätade ytterkanter- na medelst en bâgformig tätning av plastmaterial (jämför DE-os 2 920 253, us-patentansökan nr 906 922). Även denna typ av tätning är otillförlitlig, eftersom den väsentligen beror på bestämningen och den noggranna begränsningen av plastmaterialets inträngningsdjup i de enskilda skikten hos separeringselementet.

Beträffande teknikens ståndpunkt hänvisas vidare till US-PS 4 113 625, DE-OS 2 930 986, GB-PS 329 235, US-PS 3 497 423, DE-OS 2 304 644, DE-OS 2 205 294 och DE-OS 2 902 247, vilka visar olika geometriska former hos separeringselementet, tätningselementen samt bärarplattorna.

Med avseende på denna teknikens ståndpunkt har föreliggande uppfinning till ändamål att åstadkomma ett av ett flertal enskilda element sammansatt separeringselement med en stor effektiv membranyta, som trots det stora antalet enskilda separeringselement möjliggör en enkel och tillförlitlig tät- ning av de strömningsvägar, som skall separeras samt av strömningskamrarna samt tillförsäkrar en lämplig strömning av fluiderna och ett väl utnyttjande och överströmning av membranytorna.

'Detta uppnås enligt uppfinningen genom att bärarplattorna för inrymmande av tätningselementen på åtminstone ena sidan uppvi- sar' mot plattplanet. öppna kanalrännor orm i dessa anordnade öppningar eller genomgångar, vilka åtminstone sektionsvis kommunicerar och 10 15 50' 35 447 543 är fyllda med ett i flytande tillstånd infört och däri stel- nat täuüngswfirmial. Den geometriska formen av bärarplattorna, typen av strömningsledning av fluiderna och det därigenom nödvändiga anordnandet av tätningselement är för erhållande av optimal separeringsförmåga, optimal tätningsfunktion och optimal framställning i viss mån beroende av varandra. Före- dragna utföringsformer av separeringselementet är angivna i patentkraven 2 och 7 samt i de osjälvständiga patentkraven.

Uppfinningen, som kan förverkligas i olika utformningar be- skrives nedan i tre föredragna utföringsexempel i anslutning till bifogade ritningar, på vilka fig. 1 är en sprängvy i perspektiv av hela separeringsanordningen med ett vertikalt snitt genom de till ett block eller parallellepiped samman- satta enskilda separeringselementen längs linjen I - I i fig. 2, fig. 2 är en planvy av två över varandra liggande, identiska bärarplattor med membran, delvis som utskärning på fram- och baksidan, fig. 3 är en tvärsektionsvy längs linjen III - III i fig. 2 genom en stapel av med varandra förbundna separeringselement, fig. 4 är en sektion längs linjen IV - IV i fig. 2 genom en bärarplatta med membran, fig. 5 är en längdsektion längs linjen V - V i fig. 2 genom en bärarplat- ta med membran, fig, 6 är en delsektionsvy genom en bärar- platta med ett stödelement av väv, fig, 7 är en sidovy av en sammansatt anordning enligt uppfinningen, fig, 8 är en plan- vy av en ur strömningsteknisk synpunkt optimerad bärarplatta på membransidan, fig, 8a är en förstorad del av fig. 8, fig. 9a och l0a är planvyer av de av tvâ halvplattor bildade an- slutningsplattorna i omrâdet för separeringsanordningens huvudanslutningar enligt fig. 7, och fig, 9b och l0b visar detaljsektioner längs linjerna IXb - IXb och Xb - Xb i fig. 9a resp. fig, l0a.

Separeringsanordningen är uppbyggd av identiska bärarplat- tor, vilka emellertid för lättare identifiering är beteckna- de med bärarplattor 1 och bärarplattor 2. Enligt fig. 2 har 10 15 20 25 BO 35 447 543 varje bärarplatta 1, 2 väsentligen en fyrkantig profil och fyrkantigt tvärsnitt. Bärarplattorna l, 2 har på sina samt- liga fyra sidor flera slitsgenomföringar 7, 8, som enbart är avbrutna av förbindningspartier 16 av stabilitetsskäl. Dessa förbindningspartier 16 kan undvaras vid mindre utföranden av bärplattorna. Slitsgenomföringarna 7, 8 slutar alltid i om- rådet för membranens M1 och M2 ytterkanter, så att den i slitsgenomföringarna 7, B ledda fluidströmmen kan på lämp- ligt sätt strömma över hela bredden av membranen M1, M2.

Bärarplattan l är visad från membransidan, och denna sida är betecknad med lTM. Membransidan av bärarplattorna l, 2 har stödelement 4 och strömningskanaler 5. Enligt fig. 5 är dessa bildade genom i tvärsektion prismaliknande rännor och ribbor, varvid rännorna bildar strömningskanalerna 5 och spetsarna av ribborna stödelementen 4 för membranämnena.

Rännorna 5 har på sin botten längsgående öppningar 19 mot motsidan av motsvarande bärarplatta 1 resp. 2, och öpp- ningarna 19 mynnar på den motsatta sidan i tvärs mot rännor- na 5 förlöpande samlingsrännor 20, vilka mynnar i slits- genomföringarna 8 för den andra fluiden F2. De enskilda membranämnena är vid sina kantområden 6 tätande förbundna medelst svetsning eller limning med en runtomgående upprym- ning i bärarplattorna. I området mellan membrankanterna 6 och slitsgenomföringarna 7 är distansorgan l7 och portar 18 anordnade, vilka dels möjliggör en strömning av fluiden Fl frän slitsgenomföringarna 7 genom portarna 18 och via mem- branovansidan 1MO i riktning till de mittemot liggande slitsgenomföringarna 7, dels säkerställer att de pâ varandra liggande bärarplattorna, mellan varandra upprätthåller ett tillräckligt planparallellt stöd medelst distansorganen 17.

På liknande sätt är baksidan av varje bärarplatta, betecknad med 2TR på bärarplattan 2, väsentligen planparallell och en- bart avbruten av samlingsrännorna 20. Baksidorna av bärar- plattorna 1, 2 vilar sålunda mot varandra på en stor yta.

I och för separering av de båda fluidströmmarna Fl och F2 uppvisar varje bärarplatta minst tvâ genomföringar ll vid 10 15 20 25 30 55 447 543 två motsatta hörnpunkter. I det visade exemplet är samtliga fyra hörn försedda med genomföringar ll. Dessa mittemot varandra anordnade genomföringarna ll är förbundna med varandra via grenkanaler 13 som löper i båda riktningarna.

Dessa är exempelvis anordnade på båda sidor av bärarplattor- na. Det är emellertid tillräckligt om dessa grenkanaler 13 är anordnade på åtminstone den ena sidan, eftersom det genom uppstaplingen av flera bärarplattor tillförsäkras att mellan två bärarplattor l, 2 alltid är anordnad en runtomgående grenkanal 13. Dessutom är ytterligare genomföringar 12 an- ordnade på avstånd från varandra i grenkanalerna 13, vilka genomföringar sträcker sig schaktliknande genom samtliga över varandra anordnade bärarplattor l, 2 (fig. 3). Dessa genomföringar ll, 12 och grenkanaler 13 har till ändamål att inrymma nedan närmare beskrivna tätningsmedel för att avtäta hela ytterkantområdet och varaktigt förbinda de ovanpå varandra staplade bärarplattorna l, 2.

För att täta fluidrummet i och för åtskild ledning av flui- den Fl i förhållande till ledningen av fluiden F2 är rännor 14- anordnade parallellt med strömningskanalerna 5 utanför membranets Ml kantområde 6 på de båda mittemot varandra lig- gande sidorna, vilka rännor 14 kommunicerar med grenkanaler- na 13 och/eller genomföringarna ll, 12. Dessa båda rännor 14 är enbart anordnade på den membranbärarsida av bärplattorna l, 2, som i fig. 2 är betecknad med lTM. På baksidan och de båda andra mittemot varandra anordnade sidorna av bärarplat- torna 1, 2 är två motsvarande rännor 14' anordnade, vilka sträcker sig parallellt med samlingsrännorna 20 och kommuni- cerar med grenkanalerna 13 och/eller genomföringarna ll, 12.

Rännorna 14 och 14' är fyllda med tätningsmedel 15, såsom skall beskrivas senare; Härigenom tillförsäkras att det på - membranbaksidan utträdande permeatet visserligen tränger 'igenom öppningarna 19 i bärarpláttorna 1, 2 och tillföras slitsgenomföringarna 8 via samlingsrännorna 20 men intränger emellertid icke i slitsgenomföringarna 7, vilka leder den 10 15 25 30 55 447 543 första fluiden Fl. Baksidan av membranen är för membranet 2 i fig. 2 betecknad med ZMR.

Vidare är åtminstone i de fyra hörnområdena hos bärarplat- torna l, 2 upptagna öppningar för monteringsspänndon lU, vilka vid sammansättningen först utgör styrningar för de bärarplattor l, 2, som skall staplas på varandra.

De med membranämnena M1 och M2 försedda bärarplattorna 1, 2 är anordnade parvis med membranen liggande mot varandra, så- som visas i fig. 3 under påsättningen på monteringsdonen 10 Och förenas till en stapel av 10 eller 20 bärarplattor 1, 2.

Med hjälp av monteringsspänndonen 10 och icke visade press- organ sammanpressas de skiktliknande på varandra anordnade bärarplattorna l, 2 stadigt. Samtliga ej fördjupade ytor hos bärarplattorna ln 2 anligger därigenom planparallellt mot den motsatta sidan av den intilliggande bärarplattan. I detta förmonterade tillstànd insprutas tätningsmedlet 15 av en flytande plast, lim eller ett annat termoplastiskt material i genomföringarna ll. Insprutningen kan ske exem- pelvis i den vänstra, undre genomföringen ll i fig. 2. Om paketet av bärarplattor 1, 2 därvid anordnas så, att diago- nalen hos de båda mittemot varandra liggande genomföringarna ll är orienterad vertikalt, så stiger det insprutade tät- ningsmedlet 15 i båda riktningarna i grenkanalerna 13 och rännorna 14, 14' i riktning mot den högst belägna genomfö- ringen ll och utfyller därigenom medelst förträngning av den inneslutna luften det av genomföringarna ll, grenkanalerna 13 och rännorna 14, 14' begränsade hålrummet. Eftersom tät- ningsmedlet 15 utgöres av en under arbetsförloppet flytbar men termiskt och/eller med tiden härdbar plast, konstharts och/eller lim, uppnås efter stelnandet av tätningsmedlet 15 en varaktig, tät förbindning mellan de enskilda bärarplat- torna 1, 2, så att efter borttagningen av monteringsspänn- donen lO en paketformig eller parallellepipedformig separe- ringsanordning 30 enligt fig. l erhålles, vilken i form av 10 15 20 25 50 35 447 543 ett block kan inspännas tätande mellan de båda ändplattorna 27 och 28.

För att påskynda fyllningen av grenkanalerna 13 och rännorna 14, 14' och erhålla ett ännu bättre grepp mellan bärarplat- torna 1, 2 runt hela omkretsen är vidare i området för gren- kanalerna 13 anordnade ytterligare genomföringar 12, vilka enligt fig. 1 upptar tätningsmedlet 15 i genomgående stol- par.

Vid den enklaste utföringsformen tillslutes stapeln av på varandra skiktliknande staplade bärarplattorna 1, 2 alltid medelst baksidan av en dylik. bärarplatta. Det vid varje tillfälle ytterst belägna membranämnet skyddas'därigenom mot mekaniska skador av baksidan av varje yttre bärarplatta.

För att fullborda en dylik enhet är tätningsringar 29 an- bragta på de båda ändplattorna 27, 28 i och för tätande för- bindning med dessa.

Om de yttre bärarplattorna skall ges ett ytterligare skydd för membranämnena, kan detta åstadkommas exempelvis medelst en icke profilerad plan tillslutningsplatta 3 på vardera si- dan om parallellepipeden 30. Tillslutningsplattorna 3 har, såsom visas i fig. l, motsvarande slitsgenomföringar 7, 8.

Tillslutningsplattorna 3 kan emellertid själva även vara ut- formade som plana tätningar, dvs. ha en viss varaktig elastisk verkan och överta tätningsfunktionen mellan den paketformade separeringsanordningen 30 och de båda ändplat- torna 27, 28, så att inga speciella ringtätningar 29 erford- ras för de senare.

Enligt fig. 1 är de båda ändplattorna 27, 28 ytmässigt något större och består företrädesvis av ädelstål och har i kant- området flera bulthål 22, för införing av åtdragningselement 21. för införing av den första fluiden Fl uppvisar den undre 10 15 20 25 30 55 447 543 ändplattan 27 en rörformig huvudanslutning 23, som hör sam- man med de på sidorna anordnade slitsgenomföringarna 7 hos bärarplattorna 1, 2, varvid huvudanslutningen 23 slutar som en huvudanslutningsslits 23' på ovansidan av den undre änd- plattan 27. Pâ det mittemot liggande kantområdet hos den övre ändplattan 28 är anordnad en motsvarande huvudanslut- ning 24 med en pâ motsvarande sätt anordnad huvudanslut- ningsslits 24', vilken i det visade exemplet tjänar som ut- lopp för den första fluiden Fl. Den i huvudanslutningen in- strömmande första fluiden Fl utfyller sålunda slitsgenomfö- ringarna 7, strömmar i de enskilda planen över membranämnena och införes i de mittemot liggande slitsgenomföringarna 7 samt utströmmar via den övre huvudanslutningen 24. En ström- ning i omvänd riktning är givetvis även möjligl Om den andra fluiden F2 enligt diffusionsprincipen skall strömma över baksidan av membranet, är två ytterligare huvudanslutningar 25 och 26 anordnade i de båda ändplattorna 27, 28 för flui- den F2. Fluiden F2 inströmmar i den undre ändplattan 27 via huvudanslutningen 25 och in i huvudslitsanslutningen 25', varifrån den inströmmar i slitsgenomföringarna 8. Baksidorna av membranämnena överströmmas på likartat sätt, och fluiden F2 strömmar in i de mittemot liggande slitsgenomföringarna 8, varifrån den utströmmar till huvudanslutningsslitsen 26' och huvudanslutningen 26. Även här är en strömning i motsatt riktning möjlig.

Huvudslitsgenomföringarna 23', 25'. 24' och 26' kan, såsom visas i fig. 1, vara försedda med ringtätningar eller lik- nande plana tätningar 29, om inte en speciell tätning är an- ordnad på ovan- och undersidan av den paketformiga separe- ringsanordningen 30. Motsvarande tätningar 29' mäste även vara anordnade i omrâdet för blindanslutningarna för de and- ra slitsgenomföringarna 7, 8.

För genomföring av en ultrafiltrering ar för fluiden F2 i sig enbart nödvändig en huvudanslutning, dvs. antingen huvUd~ 10 15 20 2.5 30 35 447 543 10 anslutningen 25 eller huvudanslutningen 26. Eftersom per- meatet icke strömmar över baksidan av membranämnena utan en- bart behöver avdragas från hela ytan är det ävenså bara nöd- vändigt att anordna slitsgenomföringarna 8 på den. tredje eller fjärde fyrkantsidan. För att redan från början till- försäkra en omfattande användning av bärarplattorna 1, 2, är dessa utformade för dubbelsidig överströmning. Även vid ultrafiltrering är det en fördel om permeatet i båda rikt- ningarna avdrages från baksidan av membranämnet.

Bärarplattorna 1, 2 är av kostnadsskäl framställda av plast.

De kan givetvis även vara framställda av ädelstâl för sär- skilda användningsändamàl.

Bärarplattorna 1, 2 är enligt fig. 2 - 5 och 8 speciellt 'lämpade för filtrering. För genomföring av separationer en- ligt diffusionsprincipen är bärarplattor av det slag som visas i fig. 6 mer lämpade. Vid ett ämnesutbyte enligt dif- fusionsprincipen är det en fördel om även den andra aktiva fluiden F2 kommer i beröring med membranets baksida över en största möjliga yta hos detta. För detta ändamål lämpar sig exempelvis en väv 39, som understödjer membranet M1 och är fäst i ett ramliknande fönster 40 i bärarplattan 1. Detta kan ske genom att Väven 39 integreras i bärarplattans l ram genom termoplastisk formning av ett utsprâng i fönstret 40 och i detta område även fixerar membranets ytterkant 6. I övrigt motsvarar utformningen av bärarplattan den i fig. 2 - 5 visade vad beträffar formen av strömningsbanor och formen av tätningen.

Utföringsformen enligt fig. 7-- 10 visar en_separeringsan- ordning som skapats främst med syfte på förenklat handhavan- de, optimal seoareringsförmåga,och.billigare framställning.

De förut nämnda byggdelarna ln- ÉÖ överensstämmer funktio- nellt med de enligt fig. 1 - 6, så att man utan vidare kan referera till motsvarande föregående utföringsform och be- skrivningsdelar. 10 15 20 25 30 35 447 543 ll Enligt fig. 7 är separeringsanordningen utförd som golvappa- rat med vertikalt anordnade bärarplattor 1, 2. Apparaten en- ligt fig. 7 består av den vertikala. ändplattan 27', som innefattar samtliga fyra huvudanslutningar 23 - 26 för de båda fluiderna Fl och F2 och mynnar som borrhål i ändplattan Z7'. Den andra ändplattan 28' saknar anslutningar och är en- bart horisontellt förskjutbart styrd på de båda undre åt- dragningselementen 21 och stödd av en central skruvspindel 33, vilken i sin tur är uppburen av en vertikal mothålls- platta 34. Mothållsplattan 34 är medelst fyra horisontella âtdragningselement 21 förbunden med ändplattan 27'. De båda undre åtdragningselementen 21 tjänar samtidigt som styrning och hållare för den som parallellepiped eller kassett 30 ut- formade separeringsanordningen, vilken är inspänd mellan de båda ändplattorna 27' och 28'.

Den mot den anslutningsfria ändplattan 28 vettande täckplat- tan 3' tillsluter baksidan, dvs. den med samlingsrännorna 20 försedda sidan av den sista bärarplattaàll enligt fig. 2 resp. fig. 8 och är integrerad med denna medelst tätnings- medlet 15. Den mot anslutningssidan vända täckplattan 3" och 3 "' är tvådelad och visad i fig. 9a, 9b och l0a, l0b och beskrives närmare nedan. Det tvádelade täckplattorna 3" och 3"' är likaså integrerade beståndsdelar av den egent- liga separeringsanordningen, varför såväl bärarplattorna l, 2 son: de båda täckplattorna 3' och 3", 3"' bildar den egentliga kassetten 30, vilken enligt fig. 7 är insatt på enkelt sätt mellan de båda ändplattorna 27' och 28'. Styr- spåren 37 i kassetten 30 tillförsäkrar en styrning och stöd för de båda undre åtdragningselementen 21, och upptagna greppspår 38 underlättar handhavandet av kassetten 30 vid insättningen mellan de båda ändplattorna 27', 28'. Två mitt- emot varandra liggande sidor hos kassetten 30 uppvisar all- tid styrspår en 37 resp. greppspåren 38, så att kassetten 30 alltid enbart har vridits l80° till sitt riktiga läge, var- för en felaktíg insättning förhindras. 10 15 tæ 25 30 35 447 543 12 Denna utformning har den fördelen att inga anslutningar och skruvförband behöver lösgöras då en kassett 30 måste bytas 'ut mot en ny kassett. Detta sker enbart genom att den centrala skruvspindeln 33 lossas.

Den från strömningsteknisk synpunkt optimerade utformningen av bärarplattan enligt fig. 8 och 8a motsvarar i sin funk- tionella konstruktion bärarplattan enligt fig. 2 - 5 vad be- träffar konstruktionselementen 4 - 20.

Vid bärarplattor 1, 2 med relativt stora ytor av plastmate- rial finns risken att föredragna strömningszoner bildas över hela ytan av det överströmmade membranet på grund av till- verkningstoleranser, varigenom effektiviteten hos den totala membranytan reduceras. Enligt uppfinningen uppvisar varje ränna 5 under hänvisning till fig. 8a flera över rännornas längd fördelade strömningshinder 31, vilka mynnar i planet för rännornas spetsar 4 eller därunder, varvid varje ränna 5 står i förbindelse med åtminstone en öppning 19 vid en kor- sande samlingsränna 20 på den motsatta sidan av bärarplattan l, 2. Det stora antalet strömningshinder 31 är anordnade på i huvudsak parallellt i förhållande till varandra och snett mot rännorna 5 förlöpande barriärlinjer 32. Vid en i huvud- sak kvadratisk membranyta förlöper den längsta barriärlinjen 32 med ungefär 45" på diagonalen, medan de övriga barriär- linjerna 32 är anordnade på avstånd parallellt därmed. I be- roende av längdförhàllandet hos sidorna hos en fyrkantig membranyta korsar barriärlinjerna 32 rännorna 5 med en vin- kel av ca 30 - 60°. Barriärlinjerna 32 hos två bärarplattor 1, 2 med mot varandra vända rännsidor är anordnade i motsat- ta riktningar, dvs. de korsar varandra såsom visas med streckprickade linjer i fig. 8. Genom vätsketrycket hos den överströmmande fluiden Fl uppkommer en viss inböjning av membranämnet i de understödjande rännorna 5, vilket förhind- ras i omrâdet för strömningshindren 31, så att vid dessa ställen erhålles en viss fördämning och uteslutes kortslut- 10 20 25 30 55 447 543 '13 ningsvägar. Pâ grund av de korsande barriärlinjerna 32 hos tvâ mot varandra vända plattsidor uppnås åter diagonalström- ning, så att en likformig överströmning av hela membranytan tillförsäkras över hela inströmningssidan längs slitsgenom- föringarna 7.

Den yttre omkretsen av bärarplattorna 1, 2 avviker från den i fig. 2 visade genom anordnandet av styrspår 37 på de mot- satta yttre kanterna samt anordnandet av greppspâr 38 likaså på de motsatta ytterkanterna.

Den tvådelade anslutningsplattan 3"', 3" består likaså av plastmaterial och motsvarar till sin yttre kontur och beträffande slitsgenomföringarna 7, 8 bärarplattorna l, 2 enligt fig. 8. Den icke visade baksidan av den halva anslut- ningsplattan 3"' enligt fig. 9a, 9b är utformad slät och bildar en tillslutning för den övre bärarplattan, nämligen den samlingsrännorna 20 uppvisande baksidan, som i fig. 2 betecknas med 2TR. Rännorna 14 och grenkanalerna l3 är an- ordnade på liknande sätt.

Enligt fig. 9a, 9b är slitsgenomföringarna 7, 8 omslutna av fördelnings- och samlingsrör 35, vilka i tvärsektion är i huvudsak trâgformiga och bildar i förening med den däröver liggande, täckande trågformen hos fördelnings- och samlings- rör 35 enligt fig. 10 ett helt rör. Fördelnings- och sam- lingsrören 35 hos de båda tillslutningsplatthalvorna 3"', 3" är inneslutna medelst grenkanalerna 13' och rännorna 14' och anslutna till genomföringarna ll, genom vilka det fly- tande tätningsmedlet 15 insprutas i samtliga grenkanaler och rännor hos samtliga plattor i kassetten 30. Tillslutnings- platthalvorna 3" motsvarar till sin konstruktion konstruk- tionen av den tillvända sidan av tillslutningsplatthalvan 3"' och är på sin mot ändplattan 27' vända sida i huvudsak slät. De i fördelnings- och samlingsrören 35 anordnade hålen 36 ligger mitt för hålen hos huvudanslutningarna 23 - 26. 10 15 20 25 30 55 447 545 14 Hålen 36 är på den mot ändplattan 27' vända sidan omsluten av O-ring-tätningar, vilka tätande anligger mot ändplattan 27' då kassetten 30 pressas mot ändplattan 27' medelst den centrala skruvspindeln 33.

I beroende av den geometriska formen hos plattorna och ut- formningen av strömningsvägarna samt anordnandet av de nöd- vändiga tätningselementen kan det vara tillräckligt eller till och med lämpligt att åtminstone sektionsvis anordna ät- skilda genomföringar ll, 12 och kanalrännor 13, 14, l3', 44' runt periferin av bärarplattorna, vilka genomföringar och rännor kommunicerar inom plattstapeln så att enskilda sek- tioner gemensamt tätas över stapelhöjden. I de visade utfö- ringsexemplen är tätningselementen anordnade så, att samt- liga kanalrännor 13. 14, 13', 14' och genomföringar ll, 12 kommunicerar, varigenom samtliga plattor gemensamt avtätas och förenas varaktigt med varandra genom en enda insprutning av plastmaterial.

För âstadkommande av en invändningsfri tätningsfunktion är det dock enbart nödvändigt att använda ett plastmaterial, exempelvis silikon, som åstadkommer en tätningsfunktion, me- dan den egentliga sammanhållningen av flertalet plattor till en kassett kan åstadkommas av andra mekaniska spänndon.

Separeringsanordningen kan användas för alla inom industrin Vanliga separeringsmetoder, dvs. som dialysator, filter, syresättare, för separation av mjölksubstanser, för vätan- rikning osv. samt som konstgjorda njurar eller lungor inom det medicinska området.

Genom anordnande av flera dylika parallellepipedformade separeringsanordningar 30 kan den totala membranytan varie- ras, varvid man genom tillslutning av slitsgenomföringarna i en rad på de yttre bärarplattorna 1, 2 eller genom en spe- ciell utformning av tillslutningsplattan 3 kopplar de en- 447 543 15 skilda paketformiga separeringsanordningarna 30 strömnings- tekniskt i serie eller parallellt.

Claims (25)

1. 0 15 20 25 30 35 447 543 1. 16 Patentkrav Av bärarplattor och membranämnen av ett semipermeabelt membran bestående separeringsanordning för fluíder, vilka kan membranet, strömma i åtskilda strömningsbanor på båda sidor om varvid den åtskilda strömningen av fluiderna tillförsäkras medelst i bärplattorna fixerade,-tråd- eller bandformiga tätningselement, k ä n n e t e c k n a d av-att bärarplattorna (1, 2) på åtminstone ena sidan har mot platt- planet öppna kanalrännor (13, 14, 13', 14') och i dessa upp- tagna genomföringar (11, 12) för inrymmande av tätningsele- menten, vilka rännor och genomföringar åtminstone sektionsvis kommunicerar och är fyllda med ett i flytande tillstånd infört och däri stelnande tätningsmaterial (15).

2. a) b) c) d) e) h f) Separeringsanordning enligt krav 1, vid vilken: bärarplattorna (1, 2) har strömningskanaler (5) bildande element (4) för membranämnena, varje membranämne är tätande förbundet med bärarplattan (1, 2) och övertäcker stödelementen (4), utanför membrankanterna (6) är anordnade flera hål eller slitsgenomföringar (7, 8) i bärarplattorna (1, 2), vilka bildar vinkelrätt mot membranytorna förlöpande fördelninge- schakt för fluiderna (F1, F2), önskade enskilda fördelningsschakt bildar till- och avlopp för en första fluid (F1), som skall behandlas och som över- strömmar membranytorna, de ytterligare fördelningsschakten strömningsmässigt står i förbindelse med de strömningskanalerna (5) bildande stöd- elementen (4) och är avsedda för ledning av en ytterligare - fluid, n _ den yttre zonen av bärarplattorna (1, 2) är tätad utåt-me-2' delst.tätningar (13, 15) och i membrankantområdet (6) är an- ordnade ytterligare tätningar (14, 15) i bärarplattorna (1, 2) för åtskilt ledande av de båda fluiderna, 10 15 20 25 30 35 447 543 17 g) flera till en stapel sammanlagda separeringselement är inspännbara mellan ändplattor (27, 28) eller huselement medelst styrnings- och spännelement (21), vilka ändplattor (27, 28) eller huselement övertäcker de båda yttre separe- ringselementen, h) fördelningsschakten (7) för den första fluiden (F1) står i förbindelse med huvudtillopp (23) och huvudavlopp (24) anordnade i den ena eller båda ändplattorna eller husele- menten, i) fördelningsschakten (8) för den andra fluiden (F2) på mot- svarande sätt står i förbindelse med åtminstone en separat anordnad huvudanslutning i den ena ändplattan eller husele- mentet, k ä n n e t e c k n a d av, j) att de yttre kantzonerna av bärarplattorna (1, 2)_har genomföringar (ll, 12) på åtminstone två mittemot varandra liggande sektioner, k) att de på avstånd anordnade genomföringarna (ll, 12) är förbundna med varandra medelst öppna grenkanaler (13), som i båda anslutningsriktningarna mynnar i åtminstone den ena sidan av bärarplattan (l, 2), 1) att varje bärarplatta (1, 2) i och för mottagande av en tätning i membrankantomrâdet (6) uppvisar parallellt med membrankanterna (6) förlöpande, öppna rännor (14), vilka kommunicerar med grenkanalerna (13) och/eller genomfö- ringarna (ll, 12), och m) att tätningen (15) består av ett flytande plastmaterial och/eller lim, som är härdbart i beroende av värme och/ eller tiden och som utfyller de komunicerande grenka- nalerna (13) och rännorna (14) samt inträngbart i hela stapeln av separeringselement (1, 2, M1, M2) i genomfö- ringarna (ll, 12)- k ä n n e t e c k- av att de på minst tvâ mittemot varandra liggande

3. Separeringsanordning enligt krav 2, n a d sektioner anordnade genomföringarna (11) är samordnade med ytterligare genomföringar (12), som är fördelade över läng- den av grenkanalerna (13)- 10 15 20 25 30 35 447 543 18

4. Separeringsanordning -enligt något av krav l - 3; k ä n n e t e c k n a d av att de ytterligare genomfö- ringarna (l2) har en till grenkanalerna (13) slitsform. anpassad

5. Separeringsanordning enligt något av krav 1 - 4, k ä n n e t e c k n a d av att ett flertal separeringsen- heter är oskiljbart förenade medelst ett tätningsmedel (15) till formen av en parallellepiped eller en kassett (30).

6. Separeringsanordning enligt något av krav l - 5, k ä n n e t e c k n a d av att tätningsmedlet (15) utgöres av termoplastiskt material såsom polypropen, polystyren, polyamid, polyacetalharts, polyvinylklorid (PVC), POlyeten (PE), polykarbonat, EVA, akryl-styren-sampolymerisat (ABS), styren-akrylnitril-sampolymerisat (SAN), CA eller att tätf ningsmedlet (15) utgöres av en konstharts såsom polyuretan- -plast, epoxiplast, urinämne-formaldehydplast eller form- aldehyd-melamin, formaldehyd-fenol-plast.

7. Separeringsanordning enligt krav 1, bestående av väsent- ligen fyrkantiga bärarplattor och membranämnen av ett semi- permeabelt membran, vid vilken: a) bärarplattorna uppvisar som strömningskanaler tjänande stödelement för membranämnena, b) varje membranämne är tätande förbundet med bärarplattan vid sina ytterkanter och övertäcker stödelementen, c) flera till en stapel sammanlagda separeringselement är inspännbara medelst styrnings- och spännelement mellan ändplattor, vilka övertäcker de båda yttre separerings- elementen hos stapeln, k ä n n e t e c k n a d av att _ d) utanför membranytterkanterna är anordnade slïtsgenom-- föringar (7, 8) i bärarplattorna (1, 2) vilka slitsge- nomföringar sträcker sig parallellt med kanterna på åt- minstone tre fyrkantsidor, och slitsgenomföringarna (7, 10 15 20 25 BO 447 543 19 8) bildar vinkelrätt mot membranytorna förlöpande för- delningsschakt för fluiderna (Fl, F2), e) fördelningsschakten (7) hos två mittemot varandra lig- gande fyrkantsidor bildar till- och avlopp för den första fluiden, som skall behandlas och som överström- mar membranytorna, f) de på åtminstone den tredje fyrkantsidan anordnade för- delningsschakten (8) strömningsmässigt står i förbin- delse med de som strömningskanaler tjänande stödelemen- ten (4), g) ytterkantzonerna av bärarplattorna (1, 2) är runtomgå- ende avtätade utåt medelst tätningar (l3, 15) och i membranområdet innefattar ytterligare tätningar (14, 15) i bärarplattorna (1, 2) för separat ledande av de båda fluiderna (Fl, F2), h) fördelningsschakten för den första fluiden (Fl) står i förbindelse med huvudtillopp och huvudavlopp (23, 24) anordnade i den ena eller båda ändplattorna (27, 28), och i) fördelningsschakten (8) för den andra fluiden (F2) på motsvarande sätt står i förbindelse med åtminstone en separat anordnad huvudanslutning (25, 26) i den ena änd- plattan (27, 28).

8. Separeringsanordning enligt krav 7, k ä n n e t e c k- n a d av att stödelementen (4) hos bärarplattan (l) består av en i ett ramformat fönster (40) hos bärarplattan (l) infäst väv (34) eller nätverk.

9. Separeringsanordning enligt krav 7, k ä n n e t e c k- n a d av att stödelementen (4) bildas öV räDfl0r (5) Och ribbspetsar (4), som sträcker sig i strömningsriktningen för den första fluiden (Fl), som skall behandlas, varvid rännor- na (5) uppvisar på längsgående avstånd anordnade öppningar (19) mot den motsatta sidan av bärarplattorna (1, 2), vilka öppningar (19) mynnar i tvärs mot rännorna (5) på den mot- U? 10 15 20 KN O 447 543 20 satta sidan förlöpande samlingsrännor (20), vilka mynnar i slitsgenomföringarna (8) för den andra fluiden (F2).

10. Separeringsanordning enligt krav 7 eller 9, k ä n- n e t e c k n a d av att varje ränna (5) innefattar flera över rännans längd fördelade strömningshinder (31), vilka slutar i planet för ribbspetsarna (4) eller därunder, varvid varje ränna (5) kommunicerar med minst en öppning (19) på en korsande samlingsränna (20) på den motsatta sidan av bärar- plattan (l, 2).

ll. Separeringsanordning enligt något av krav 7, 9 eller 10, k ä n n e t e c k n a d av att flertalet av ström- ningshindren (31) är anordnade i huvudsak parallellt lned varandra i form av snett mot rännorna (5) förlöpande barriärlinjer (32).

12. Separeringsanordning enligt något av krav 7, 9 - ll, k ä n n e t e c k n a d av att barriärlinjerna (32) kor- sar rännorna (5) med en vinkel av 30 - 60°.

13. Separeringsanordníng enligt något av krav 7, 9 - 12, k ä n n e t e c k n a d av att barriärlinjerna (32) hos två med sina rännsidor mot varandra vända bärarplattor (l, 2) är anordnade i motsatta riktningar, dvs. korsar varandra.

14. Separeringsanordning enligt något av krav 7 - 13, k ä n n e t e c k n a d av att slitsgenomföringarna (7, 8), som är anordnade parallellt med kantområdet (6) hos de överströmmade membranytorna på en fyrkantsida företrädesvis har en öppningslängd av 90 till 100 % av det samhörande membranområdet (6).

15. Separeringsanordning enligt något av krav 7 - 14, k ä n n e t e c k n a d av att slitsgenomföringarna (7) i bärarplattorna (l, 2) på en fyrkantsida mynnar i en huvudan- 10 15 20 25 50 55 447gs4z 21 (23') till för den första fluiden (Fl) i den slutningsslits ett denna slits övertäckande huvudanslutningsrör (23) ena ändplattan (27), medan slitsgenomföringarna (7) på den mittemot liggande fyrkantsidan på motsvarande sätt mynnar i en huvudanslutning (24, 24') i den andra ändplattan (28), varjämte slitsgenomföringarna (8) för den andra fluiden (F2) mynnar i motsvarande huvudanslutningar (25, 25', 26, 26') i ändplattorna (27, 28).

16. Separeringsanordning enligt något av krav 7 - 14, av att tvâ bärarplattor (1, 2) med sina membranytor liggande mot varandra bildar den minsta k ä n n e t e c k n a d mellan ändplattorna (27, 28) inspännbara separeringsenheten.

17. Separeringsanordning enligt något av krav 7 - 16, k ä n n e t e c k n a d av att ett flertal av dessa sepa- reringsenheter är oskiljbart förbundna medelst ett tätnings- material (15) till en kassett (30).

18. Separeringsanordning enligt något av krav 7 - 17, k ä n n e t e c k n a d av att genomföringarna (7, 8) på ovansidan av kassetten (30) är omslutna av tätningar.

19. Separeringsanordning enligt något av krav 7 - 17, k ä n n e t e c k n a d av att tätningarna utgöres av en de båda yttre bärarplattorna (1, 2) täckande, varaktigt elastisk tillslutningsplatta (3). av kassetten (30)

20. Separeringsanordning enligt något av krav 7 - 17, k ä n n e t e c k n a d av att genomföringarna (7, 8) är omslutna av ringformiga eller plana tätningar (29) i änd- plattorna (27, 28).

21. Separeringsanordning enligt något av krav 7 - 20, k ä n n e t e c k n a d av att för tätning av ytterkant- zonen av bärarplattorna (1, 2) har dessa genomföringar (ll, Ufi 10 15 25 50 447 543 22 l2) på åtminstone två motstående hörnpunkter, att de på av- stånd anordnade genomföringarna (ll, 12) är förbundna med varandra medelst öppna grenkanaler (13), som åtminstone på den ena sidan av varje bärarplatta (l, 2) i båda förbind-_ ningsriktningarna mynnar i genomföringarna (ll, 12), att bärarplattorna (1, 2) i membrankantområdet (6) uppvisar parallellt med membrankanterna (6) förlöpande, öppna rännor (14) för inrymmande av tätningen, vilka rännor kommunicerar med grenkanalerna (13) och/eller genomföringarna (ll, 12) och att tätningsmedlet (15) utgöres av termiskt och/eller med tiden härdbart plastmaterial och/eller lim, som är in- förbart i hela stapeln av separeringselement (1, 2, M1, M2) i genomföringarna (ll, 12) och som utfyller de kommuniceran- de grenkanalerna (13) och rännorna (14) i flytande tillstånd.

22. Separeringsanordning enligt något av krav 7 - 21, k ä n n e t e c k n a d av att med de på minst två mot- satta hörnpunkter anordnade genomföringarna (ll) är samord- nade ytterligare genomföringar (12), som är fördelade över längden av grenkanalerna (13).

23. Separeringsanordning enligt något av krav 7 - 22, k ä n n e t e c k n a d av att huvudanslutningarna (23 - 26) är anordnade i en enda ändplatta (27'), medan den andra ändplattan (28') utgör en på spännelementen (2l') förskjut- bar tryckplatta för kassetten (30) av separeringselement och stödjer sig mot en mothållsplatta (34) medelst en central skruvspindel (33).

24. Separeringsanordning enligt något av krav 7 - 23. k ä n n e t e c k n a d av att den mot tryckplattan (28') vända sidan av bärarplattkassetten är täckt av en sluten tillslutningsplatta (3') och förbunden med denna medelst tätníngsmedel (15) samt har en periferi motsvarande bärar- plattornas (1, 2)- 10 447 543 23

25. Separeringsanordning enligt något av krav 7 - 23, k ä n n e t e c k n a d av att tíllkslutningsplattan (3"', 3V'), som är vänd mot ändplattan (27') med huvudan- slutningarna (23 - 26), 'innefattar fördelnings- och sam- lingsrör (35) inuti omrâdet för slitsgenomföringarna i bärarplattorna (l, 2), Vilka rör mynnar som hål (36) i den mot ändplattan (27') vända sidan och medelst elastiska ring- tätningar övergår i. de som borrhål mynnande huvudanslut- ningarna (23 - 26) hos ändplattan (27'), varvid tillslut- ningsplattan (3", 3"') genom tätningsmedlet (15) utgör be- stândsdel av kassetten (30) av separeringselement.