WO1988003830A1 - Membrane module - Google Patents

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WO1988003830A1
WO1988003830A1 PCT/EP1987/000722 EP8700722W WO8803830A1 WO 1988003830 A1 WO1988003830 A1 WO 1988003830A1 EP 8700722 W EP8700722 W EP 8700722W WO 8803830 A1 WO8803830 A1 WO 8803830A1
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WO
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membrane module
insert
module according
pressure
glass fiber
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PCT/EP1987/000722
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Inventor
Thomas A. Peters
Raoul-Andreas Habermehl
Original Assignee
Peters Thomas A
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/10—Spiral-wound membrane modules
    • B01D63/101—Spiral winding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/10—Spiral-wound membrane modules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D—SEPARATION
    • B01D65/00—Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C53/00—Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
    • B29C53/56—Winding and joining, e.g. winding spirally
    • B29C53/58—Winding and joining, e.g. winding spirally helically
    • B29C53/583—Winding and joining, e.g. winding spirally helically for making tubular articles with particular features
    • B29C53/585—Winding and joining, e.g. winding spirally helically for making tubular articles with particular features the cross-section varying along their axis, e.g. tapered, with ribs, or threads, with socket-ends
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/68—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts by incorporating or moulding on preformed parts, e.g. inserts or layers, e.g. foam blocks
    • B29C70/86—Incorporated in coherent impregnated reinforcing layers, e.g. by winding

Definitions

  • the invention relates to a membrane module for a membrane separation plant of the type specified in the preamble of claim 1. Both a micro or ultrafiltration system and a reverse osmosis system can be considered as membrane separation systems.
  • the pressure tubes of membrane modules are either made of metal or plastic, which may have glass fiber reinforcement.
  • the connections for the raw water supply on the one hand and for the permeate and concentrate or residual water discharge on the other must be attached to the ends of the pressure pipes. This is usually done with the aid of connecting bodies which are inserted into the pipe end and which have threaded bores or line bushings for the connection of liquid lines and adapter pieces for connection to the membrane element arranged inside the pressure pipe.
  • Tubes made of glass fiber reinforced plastic are suitable for this purpose, which are produced, for example, by winding a strand of glass fiber impregnated with a hardening synthetic resin on a winding mandrel.
  • a tube can be made more or less thick-walled and can thus be adapted to the requirements for pressure resistance.
  • the connection technology common with metal pipes can no longer be used with these thin-walled GRP pipes, since this does not provide sufficient sealing in the area of the connection body.
  • reinforcement sleeves are used there, which are fastened, for example with the aid of a threaded or claw coupling, to the outside of the pipe end in the region of the connecting body.
  • the reinforcement sleeve has the task of fixing the diameter of the pressure pipe in the connection area so that tightness is ensured.
  • a counterpart must be attached to the GRP pressure pipe, for example a threaded ring for a screw connection or a claw ring for a claw coupling.
  • the prefabricated GRP pipe must be mechanically prepared on the surface, ie in particular to be ground and roughened to produce the exact fit. This manufacturing process requires several
  • the invention has for its object to improve the membrane module of the type specified in the introduction, that despite the use of a relatively thin-walled pressure tube, preferably made of glass fiber reinforced plastic, there is the possibility of an immediate pressure-tight attachment of the connection bodies without the aid of sleeves and the like.
  • the solution according to the invention is based on the idea that a reliable connection of the connecting body requires, at least at the ends of the pressure pipe, a dimensionally stable part which already contains the precautions required for the attachment, such as internal thread or locking grooves.
  • an annular insert part is positively integrated into the pressure pipe ends in the course of the manufacture of the pressure pipe.
  • annular insert is arranged on the inside of the pressure pipe ends for the pressure-tight reception of the connector body, which is overlapped on its outer surface by the plastic sleeve of the pressure pipe and is connected flatly to the latter.
  • the insert can be designed, for example, as a precision turned part made of plastic or metal or as an injection molded part.
  • the plastic sleeve of the pressure tube consists of glass fiber strands or strips soaked with a hardened synthetic resin, which are wound spirally and in multiple layers to form a cylinder and enclose the inserts at the pressure tube ends to form an annular thickening.
  • the preformed annular inserts are expediently pushed onto a winding mandrel and fixed there at a distance from one another which corresponds approximately to the length of the pressure pipe to be produced.
  • the glass fiber strand or the glass fiber ribbon is wound onto the outer surface of the inserts in the course of being wound onto the winding mandrel, forming a flat, form-fitting connection.
  • an adhesion promoter can be applied to the preferably roughened outer surface of the insert parts or provided with anchoring ribs or knobs before winding up the glass fiber strand.
  • the pressure pipe system according to the invention can be used in reverse osmosis, nanofiltration, ultrafiltration and microfiltration. It is suitable for the installation of the commercially available winding elements with different lengths and diameters and allows different fastening options for the connection bodies. A lateral arrangement of the connections on the high-pressure side for the feed water supply and the residual water or concentrate discharge can also be provided.
  • the pressure pipes are corrosion-resistant and save material and can be manufactured inexpensively.
  • Fig. 1 to 4 different embodiments of the closure and connection end of a membrane module in an axially sectioned view.
  • the membrane modules shown in the drawing are intended for use in membrane separation systems for water treatment.
  • the membrane module essentially consists of a cylindrical pressure tube 10, a winding membrane element 12 arranged inside the pressure tube 10 and one each pressure-tight in the open ends of the pressure tube 10
  • the pressure tube 10 contains a thin-walled sleeve 16 made of glass fiber reinforced plastic, the ends of which are reinforced by an insert 18.
  • the insert 18 is expediently a precision turned part made of plastic or metal, which has all the precautions, such as internal threads or internal grooves, for a reliable connection to the connecting body (14).
  • the two inserts 18 are first slid onto a cylindrical winding mandrel (not shown) and fixed to it at a distance from one another corresponding to the length of the pressure tube 10.
  • the mandrel diameter corresponds to the inside width of the pressure pipe 10 to be produced.
  • a winding is then placed on the rotating mandrel a curable synthetic resin impregnated glass fiber strand wound up in multiple layers in a close-lying spiral, so that a closed envelope 16 is formed.
  • the glass fiber strand is also wound onto the inserts 18 rotated with the winding mandrel, so that there is a positive and adhesive surface connection between the sheath 16 and inserts 18.
  • a chemical bonding agent can also be applied to the outer surface of the inserts before winding up the glass fiber strand.
  • a tube 10 consisting of several glass fiber layers is gradually created, which can be removed from the mandrel together with the now integrated insert parts 18 after the synthetic resin has hardened.
  • differently designed inserts 18 can be integrated in the pressure pipe ends without changing the manufacturing process or the tools to be used (FIGS. 1 to 4).
  • FIGS. 1 and 2 are relatively elongated insert ropes 18 with an internal thread 20, which are intended for receiving connecting bodies 14 provided with a corresponding external thread 22.
  • the pressure pipes according to FIGS. 3 and 4 are equipped with relatively short inserts 18 which are convexly curved on the outer surface and which have an inner groove 24 for receiving a snap ring 26 for the form-fitting holding of the connecting body 14 in the pressure pipe end.
  • the inserts 18 have a tapering rear end 30 in all exemplary embodiments, which ends on the outer surface of the inserts via a concavely curved region 32 into a larger convex Section 34 merges.
  • connection body 14 is sealed off from the pressure pipe 10, for example, by means of sealing rings 36, 38 acting axially (FIG. 2) or radially (FIG. 3).
  • the connection bodies are equipped with one (FIG. 3) or with two (FIGS. 2 and 4) bores 40, 42, 44 or line bushings for the connection of liquid lines.
  • the bore 40 'for the line connection is guided radially through the insert 18 and the plastic sleeve 16, while the connection body 14 as such has no bore or bushing.
  • the inlet end of a membrane module is shown with only one connection 40, 40 'for the raw water supply, while in FIGS. 2 and 4 the outlet end of the membrane module is shown with a central permeate connection 44 and an eccentric concentrate connection 42 .
  • the raw water connection 40, 40 'on one side and the concentrate connection 42 on the other side are each connected to an annular chamber 46 arranged between the connection body 18 and the membrane element 12, while the permeate connection 44 on the outlet side via the connection piece 48 with the permeate collecting tube of the membrane element communicates.
  • the stub 48 of the permeate collecting tube projecting on both sides is overlapped in a pressure-tight manner by an adapter piece 50 which, in the exemplary embodiments shown, is an integral part of the connecting body 18.
  • the adapter pieces 50 thus form a stable holder for the membrane element 12 and ensure its centered alignment within the pressure tube 10.
  • the adapter piece 50 additionally has the function of a closure cap for the permeate collecting tube which is open on both sides, while on the outlet side the adapter piece 50 provides a connection between Permeate collecting pipe and permeate connection 44 are made.

Abstract

The membrane module comprises essentially a cylindrical pressure tube (10), a rolled membrane element (12), arranged inside the pressure tube (10), and a connecting body (14) which can be inserted in a pressure-sealed manner into each open end of the tube (10). The latter contains a thin-walled duct (16) made of glass fiber-reinforced plastic, the ends of which are reinforced by insertion elements (18). The latter are advantageously plastic or metal precision-made rotary elements which have all the requirements, such as inner threads or inner grooves for reliable connection with the connecting bodies (18).

Description

Membranmodul Membrane module
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft ein Membranmodul für eine Membrantrennanlage der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung. Als Membrantrennanlage kommt sowohl eine Mikro- oder Ultrafiltrationsanlage als auch eine Umkehrosmoseanläge in Betracht.The invention relates to a membrane module for a membrane separation plant of the type specified in the preamble of claim 1. Both a micro or ultrafiltration system and a reverse osmosis system can be considered as membrane separation systems.
Die Druckrohre von Membranmoduln bestehen entweder aus Metall oder aus Kunststoff, der gegebenenfalls eine Glasfaserverstärkung aufweisen kann. An den Enden der Druckrohre müssen die Anschlüsse für die Rohwasserzufuhr einerseits und für die Permeat- und Konzentrat- bzw. Restwasserabfuhr andererseits angebracht werden. Dies erfolgt meist mit Hilfe von Anschlußkörpern, die in das Rohrende eingesetzt werden und die Gewindebohrungen oder Leitungsdurchführungen für den Anschluß von Flüssigkeitsleitungen sowie Adapterstücke zur Verbindung mit dem innerhalb des Druckrohrs angeordneten Membranelement aufweisen.The pressure tubes of membrane modules are either made of metal or plastic, which may have glass fiber reinforcement. The connections for the raw water supply on the one hand and for the permeate and concentrate or residual water discharge on the other must be attached to the ends of the pressure pipes. This is usually done with the aid of connecting bodies which are inserted into the pipe end and which have threaded bores or line bushings for the connection of liquid lines and adapter pieces for connection to the membrane element arranged inside the pressure pipe.
Bei Metallrohren besteht wegen der hohen Festigkeit kein Problem, die Anschlußkörper mittels Flansch- oder Rastverbindungen im Inneren des Rohrendes dicht anzuordnen. Dagegen läßt die Korrosionsbeständigkeit von metallischen Druckrohren vor allem bei salzhaltigen Wässern oft zu wünschen übrig. Kunststoffrohre haben dagegen den Vorteil einer guten Korrosionsbeständigkeit. Allerdings muß hierbei eine geringere Festigkeit in Kauf genommen werden, die entweder zu einer dickwandigen Bauweise oder zu Schwierigkeiten bei der druckdichten Befestigung der Anschlußkörper an den Rohrenden führt. Bei dickwandigen PVC oder GFK-Rohren läßt sich eine ähnliche Verbindungstechnik wie bei denWith metal pipes, there is no problem because of the high strength of tightly arranging the connecting bodies inside the pipe end by means of flange or snap-in connections. On the other hand, the corrosion resistance of metallic pressure pipes, especially in saline water, often leaves something to be desired. Plastic pipes, on the other hand, have the advantage of good corrosion resistance. However, a lower strength has to be accepted, which either leads to a thick-walled construction or to difficulties in the pressure-tight fastening of the connecting bodies to the pipe ends. With thick-walled PVC or GRP pipes, a connection technique similar to that can be used
Metallrohren verwenden. Die hohen Materialkosten zwingen jedoch vor allem bei Großanlagen zu einer dünnwandigeren Bauweise. Hierfür bieten sich Rohre aus glasfaserverstärktem Kunststoff an, die beispielsweise durch Aufwickeln eines mit einem aushärtenden Kunstharz getränkten Glasfaserstrangs auf einem Wickeldorn hergestellt werden. Je nach Anzahl der Glasfaserlagen kann ein solches Rohr mehr oder weniger dickwandig ausgebildet und somit den Anforderungen an die Druckbeständigkeit angepaßt werden. Die bei Metallrohren übliche Verbindungtechnik kann bei diesen dünnwandigen GFK-Rohren nicht mehr ohne weiteres verwendet werden, da damit keine ausreichende Abdichtung im Bereich des Anschlußkörpers erzielt werden kann. Es werden dort vielmehr Verstärkungsmanschetten eingesetzt, die beispielsweise mit Hilfe einer Gewinde- oder Klauenkupplung an der Außenseite des Rohrendes im Bereich des Anschlußkörpers befestigt werden. Die Verstärkungsmanschette hat dabei die Aufgabe, das Druckrohr im Anschlußbereich so in seinem Durchmesser zu fixieren, daß Dichtheit gewährleistet ist. Zur Befestigung der Manschette muß auf das GFK-Druckrohr ein Gegenstück aufgebracht werden, beispielsweise ein Gewindering bei einer Schraubverbindung oder ein Klauenring bei einer Klauenkupplung. Zum Aufbringen der Gegenstücke beispielsweise im Klebeverfahren muß das vorgefertigte GFK-Rohr an der Oberfläche mechanisch vorbereitet, d.h. insbesondere zur Herstellung der Paßgenauigkeit abgeschliffen und aufgerauht werden. Dieser Herstellungprozeß bedarf mehrererUse metal pipes. However, the high material costs force a thin-walled construction, especially in large systems. Tubes made of glass fiber reinforced plastic are suitable for this purpose, which are produced, for example, by winding a strand of glass fiber impregnated with a hardening synthetic resin on a winding mandrel. Depending on the number of glass fiber layers, such a tube can be made more or less thick-walled and can thus be adapted to the requirements for pressure resistance. The connection technology common with metal pipes can no longer be used with these thin-walled GRP pipes, since this does not provide sufficient sealing in the area of the connection body. Rather, reinforcement sleeves are used there, which are fastened, for example with the aid of a threaded or claw coupling, to the outside of the pipe end in the region of the connecting body. The reinforcement sleeve has the task of fixing the diameter of the pressure pipe in the connection area so that tightness is ensured. To attach the sleeve, a counterpart must be attached to the GRP pressure pipe, for example a threaded ring for a screw connection or a claw ring for a claw coupling. To apply the counterparts, for example in the adhesive process, the prefabricated GRP pipe must be mechanically prepared on the surface, ie in particular to be ground and roughened to produce the exact fit. This manufacturing process requires several
Fertigungsstufen und ist daher relativ aufwendig und teuer. Da im Verbindungsbereich Material abgetragen werden muß, ist das gesamte Druckrohr überzudimensionieren, also mit einer größeren Wandstärke zu versehen, als dies für die jeweilige Druckstufe an sich notwendig wäre. Dies hat wiederum erhöhte Materialkosten zur Folge.Manufacturing stages and is therefore relatively complex and expensive. Since material has to be removed in the connection area, the entire pressure pipe must be oversized, that is to say provided with a greater wall thickness than would be necessary for the respective pressure stage. This in turn results in increased material costs.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde das Membranmodul der eingangs angegebenen Art dahingehend zu verbessern, daß trotz Verwendung eines relativ dünnwandigen Druckrohrs aus vorzugsweise glasfaserverstärktem Kunststoff die Möglichkeit einer unmittelbaren druckdichten Anbringung der Anschlußkörper ohne Zuhilfenahme von Manschetten und dergleichen Hilfsmittel besteht.The invention has for its object to improve the membrane module of the type specified in the introduction, that despite the use of a relatively thin-walled pressure tube, preferably made of glass fiber reinforced plastic, there is the possibility of an immediate pressure-tight attachment of the connection bodies without the aid of sleeves and the like.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird die im Patentanspruch 1 angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.To achieve this object, the combination of features specified in claim 1 is proposed. Further advantageous refinements of the inventive concept result from the dependent claims.
Der erfindungsgemäßen Lösung liegt der Gedanke zugrunde, daß eine zuverlässige Verbindung des Anschlußkörpers zumindest an den Enden des Druckrohrs ein formstabiles Teil erfordert, welches die für die Befestigung erforderlichen Vorkehrungen, wie Innengewinde oder Rastnuten bereits enthält. Gemäß der Erfindung wird zu diesem Zweck ein ringförmiges Einlegeteil im Zuge der Herstellung des Druckrohrs in die Druckrohrenden formschlüssig integriert.The solution according to the invention is based on the idea that a reliable connection of the connecting body requires, at least at the ends of the pressure pipe, a dimensionally stable part which already contains the precautions required for the attachment, such as internal thread or locking grooves. According to the invention, for this purpose an annular insert part is positively integrated into the pressure pipe ends in the course of the manufacture of the pressure pipe.
Gemäß der Erfindung wird demgemäß vorgeschlagen, daß auf der Innenseite der Druckrohrenden je ein ringförmiges Einlegeteil zur druckdichten Aufnahme des Anschlußkörpers angeordnet ist, das an seiner Außenfläche von der Kunststoffhülle des Druckrohrs übergriffen und flächig mit dieser verbunden ist. Das Einlegeteil kann dabei beispielsweise als Präzisionsdrehteil aus Kunststoff oder Metall oder als Spritzgußteil ausgebildet sein.According to the invention it is accordingly proposed that an annular insert is arranged on the inside of the pressure pipe ends for the pressure-tight reception of the connector body, which is overlapped on its outer surface by the plastic sleeve of the pressure pipe and is connected flatly to the latter. The insert can be designed, for example, as a precision turned part made of plastic or metal or as an injection molded part.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besteht die Kunststoffhülle des Druckrohrs aus mit einem ausgehärteten Kunstharz getränkten Glasfasersträngen oder -bändern, die Spiralig und mehrlagig zu einem Zylinder gewickelt sind und die Einlegeteile an den Druckrohrenden unter Bildung einer ringförmigen Verdickung umschließen. Zur Herstellung dieser Druckrohre werden die vorgeformten ringförmigen Einlegeteile zweckmäßig auf einen Wickeldorn aufgeschoben und dort in einem etwa der Länge des herzustellenden Druckrohrs entsprechenden Abstand voneinander fixiert. Anschließend wird der Glasfaserstrang beziehungsweise das Glasfaserband im Zuge des Aufwickeins auf den Wickeldorn auch auf die Außenfläche der Einlegeteile unter Bildung einer flächigen formschlüssigen Verbindung aufgewickelt. Um eine erhöhte Haftung zu erzielen, kann auf die vorzugsweise aufgerauhte oder mit Verankerungsrippen oder -noppen versehene Außenfläche der Einlegeteile vor dem Aufwickeln des Glasfaserstrangs ein Haftvermittler aufgetragen werden.According to a preferred embodiment of the invention, the plastic sleeve of the pressure tube consists of glass fiber strands or strips soaked with a hardened synthetic resin, which are wound spirally and in multiple layers to form a cylinder and enclose the inserts at the pressure tube ends to form an annular thickening. To produce these pressure pipes, the preformed annular inserts are expediently pushed onto a winding mandrel and fixed there at a distance from one another which corresponds approximately to the length of the pressure pipe to be produced. Subsequently, the glass fiber strand or the glass fiber ribbon is wound onto the outer surface of the inserts in the course of being wound onto the winding mandrel, forming a flat, form-fitting connection. In order to achieve increased adhesion, an adhesion promoter can be applied to the preferably roughened outer surface of the insert parts or provided with anchoring ribs or knobs before winding up the glass fiber strand.
Das erfindungsgemäße Druckrohrsystem kann bei der Umkehlosmose, Nanofiltration, Ultrafiltration und Microfiltration Verwendung finden. Es eignet sich für den Einbau der handelsüblichen Wickelelemente mit unterschiedlichen Längen und Durchmessern und läßt unterschiedliche Befestigungs¬möglichkeiten für die Anschlußkörper zu. Auch eine seitliche Anordnung der hochdruckseitigen Anschlüsse für die Einspei sewasser-Zufuhr und die Restwasser- bzw. Konzentrat- Abfuhr kann vorgesehen werden. Die Druckrohre sind korrosionsbeständig und materialsparend und können kostengünstig hergestellt werden. The pressure pipe system according to the invention can be used in reverse osmosis, nanofiltration, ultrafiltration and microfiltration. It is suitable for the installation of the commercially available winding elements with different lengths and diameters and allows different fastening options for the connection bodies. A lateral arrangement of the connections on the high-pressure side for the feed water supply and the residual water or concentrate discharge can also be provided. The pressure pipes are corrosion-resistant and save material and can be manufactured inexpensively.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigenThe invention is explained in more detail below with reference to the drawing. Show it
Fig. 1 bis 4 verschiedene Ausführungsbeispiele des Verschlußund Anschlußendes eines Membranmoduls in axial geschnittener Darstellung.Fig. 1 to 4 different embodiments of the closure and connection end of a membrane module in an axially sectioned view.
Die in der Zeichnung ausschnittsweise dargestellten Membranmodule sind für den Einsatz in Membrantrennanlagen für die Wasseraufbereitung bestimmt.The membrane modules shown in the drawing are intended for use in membrane separation systems for water treatment.
Das Membranmodul besteht im wesentlichen aus einem zylindrischen Druckrohr 10 einem innerhalb des Druckrohrs 10 angeordneten Wickelmembranelement 12 und je einem in die offenen Enden des Druckrohrs 10 druckdicht einsetzbarenThe membrane module essentially consists of a cylindrical pressure tube 10, a winding membrane element 12 arranged inside the pressure tube 10 and one each pressure-tight in the open ends of the pressure tube 10
Anschlußkörper 14. Das Druckrohr 10 enthält eine dünnwandige Hülle 16 aus glasfaserverstärktem Kunststoff, deren Enden durch ein Einlegeteil 18 verstärkt sind. Das Einlegeteil 18 ist zweckmäßig ein Präzisionsdrehteil aus Kunststoff oder Metall, das alle Vorkehrungen, wie Innengewinde oder Innennuten für eine zuverlässige Verbindung mit dem Anschlußkörper (14) aufweist. Zwischen der Außenfläche des Einlegeteils 18 und der Innenfläche der Kunststoffhülle 16 besteht eine großflächige formschlüssige Haftverbindung, die beispielsweise durch eine Oberflächenaufrauhung oder durch Oberflächenrippen 17 oder -noppen am Einlegeteil verbessert werden kann.Connection body 14. The pressure tube 10 contains a thin-walled sleeve 16 made of glass fiber reinforced plastic, the ends of which are reinforced by an insert 18. The insert 18 is expediently a precision turned part made of plastic or metal, which has all the precautions, such as internal threads or internal grooves, for a reliable connection to the connecting body (14). Between the outer surface of the insert 18 and the inner surface of the plastic cover 16 there is a large-area positive-fit adhesive connection, which can be improved, for example, by roughening the surface or by surface ribs 17 or knobs on the insert.
Zur Herstellung des Druckrohrs 10 werden die beiden Einlegeteile 18 zunächst auf einen nicht dargestellten zylindrischen Wickeldorn aufgeschoben und an diesem in einem der Länge des Druckrohrs 10 entsprechenden Abstand voneinander drehfest fixiert. Der Dorndurchmesser entspricht dabei der lichten Weite des herzustellenden Druckrohrs 10. Auf den in Drehung versetzten Wickeldorn wird sodann ein mit einem aushärtbaren Kunstharz getränkter Glasfaserstrang in einer dichtliegenden Spirale mehrlagig aufgewickelt, so daß sich eine geschlossene Hülle 16 bildet. Der Glasfaserstrang wird dabei auch auf die mit dem Wickeldorn mitgedrehten Einlegeteile 18 aufgewickelt, so daß sich eine formschlüssige und haftende Flächenverbindung zwischen Hülle 16 und Einlegeteilen 18 ergibt. Um die Haftwirkung zu erhöhen, kann auf die Außenfläche der Einlegeteile vor dem Aufwickeln des Glasfaserstrangs zusätzlich ein chetnischer Haftvermittler aufgetragen werden. Auf diese Weise entsteht allmählich ein aus mehreren Glasfaserlagen bestehendes Rohr 10, das nach dem Aushärten des Kunstharzes zusammen mit den nunmehr integrierten Einlegeteilen 18 vom Dorn abgezogen werden kann. Je nach Bedarf können ohne Änderung des Herstellungsverfahrens oder der zu verwendenden Werkzeuge unterschiedlich gestaltete Einlegeteile 18 in den Druckrohrenden integriert werden (Fig. 1 bis 4).To manufacture the pressure tube 10, the two inserts 18 are first slid onto a cylindrical winding mandrel (not shown) and fixed to it at a distance from one another corresponding to the length of the pressure tube 10. The mandrel diameter corresponds to the inside width of the pressure pipe 10 to be produced. A winding is then placed on the rotating mandrel a curable synthetic resin impregnated glass fiber strand wound up in multiple layers in a close-lying spiral, so that a closed envelope 16 is formed. The glass fiber strand is also wound onto the inserts 18 rotated with the winding mandrel, so that there is a positive and adhesive surface connection between the sheath 16 and inserts 18. In order to increase the adhesive effect, a chemical bonding agent can also be applied to the outer surface of the inserts before winding up the glass fiber strand. In this way, a tube 10 consisting of several glass fiber layers is gradually created, which can be removed from the mandrel together with the now integrated insert parts 18 after the synthetic resin has hardened. Depending on requirements, differently designed inserts 18 can be integrated in the pressure pipe ends without changing the manufacturing process or the tools to be used (FIGS. 1 to 4).
Bei den in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispielen handelt es sich um relativ langgestreckte Einleget eile 18 mit Innengewinde 20, die zur Aufnahme von mit einem entsprechenden Außengewinde 22 versehenen Anschlußkörpern 14 bestimmt sind. Dagegen sind die Druckrohre nach den Fig. 3 und 4 mit relativ kurzen, an der Außenfläche konvex gekrümmten Einlegeteilen 18 ausgestattet, die eine Innennut 24 zur Aufnahme eines Sprengrings 26 für die formschlüssige Halterung des Anschlußkörpers 14 im Druckrohrende aufweisen. Um auf der Innenfläche 28 des Druckrohrs 10 einen glatten Übergang zwischen Einlegeteil 18 und Kunststoffhülle 16 zu gewährleisten, haben die Einlegeteile 18 bei allen Ausführungsbeispielen ein spitz zulaufendes rückwärtiges Ende 30, das an der Außenfläche der Einlegeteile über einen konkav gekrümmten Bereich 32 in einen größeren konvexen Abschnitt 34 übergeht.The exemplary embodiments shown in FIGS. 1 and 2 are relatively elongated insert ropes 18 with an internal thread 20, which are intended for receiving connecting bodies 14 provided with a corresponding external thread 22. In contrast, the pressure pipes according to FIGS. 3 and 4 are equipped with relatively short inserts 18 which are convexly curved on the outer surface and which have an inner groove 24 for receiving a snap ring 26 for the form-fitting holding of the connecting body 14 in the pressure pipe end. In order to ensure a smooth transition between the insert 18 and the plastic sleeve 16 on the inner surface 28 of the pressure tube 10, the inserts 18 have a tapering rear end 30 in all exemplary embodiments, which ends on the outer surface of the inserts via a concavely curved region 32 into a larger convex Section 34 merges.
Die Abdichtung des Anschlußkörpers 14 gegenüber dem Druckrohr 10 erfolgt beispielsweise mittels axial (Fig. 2) oder radial (Fig. 3) wirkender Dichtungsringe 36, 38. Im Fall der Fig. 2, 3 und 4 sind die Anschlußkörper mit einer (Fig. 3) oder mit zwei (Fig. 2 und 4) Bohrungen 40, 42, 44 bzw. Leitungsdurchführungen für den Anschluß von Flüssigkeitsleitungen ausgestattet. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist die Bohrung 40' für den Leitungsanschluß radial durch das Einlegeteil 18 und die Kunststoffhülle 16 hindurchgeführt, während der Anschlußkörper 14 als solcher keine Bohrung oder Durchführung aufweist.The connection body 14 is sealed off from the pressure pipe 10, for example, by means of sealing rings 36, 38 acting axially (FIG. 2) or radially (FIG. 3). In the case of FIGS. 2, 3 and 4, the connection bodies are equipped with one (FIG. 3) or with two (FIGS. 2 and 4) bores 40, 42, 44 or line bushings for the connection of liquid lines. In the exemplary embodiment according to FIG. 1, the bore 40 'for the line connection is guided radially through the insert 18 and the plastic sleeve 16, while the connection body 14 as such has no bore or bushing.
In den Fig. 1 und 3 ist das Eintrittsende eines Membranmoduls mit nur einem Anschluß 40, 40' für die Rohwasserzufuhr dargestellt, während in den Fig. 2 und 4 das austrittsseitige Ende des Membranmoduls mit einem zentralen Permeatanschluß 44 und einem exzentrischen Konzentratanschluß 42 gezeigt ist. Der Rohwasseranschluß 40, 40' auf der einen Seite und der Konzentratanschluß 42 auf der anderen Seite steht mit je einer zwischen Anschlußkörper 18 und Membranelement 12 angeordneten Ringkammer 46 in Verbindung, während der Permeatanschluß 44 auf der Austrittsseite über den Stutzen 48 mit dem Permeatsammelrohr des Membranelements in Verbindung steht.1 and 3, the inlet end of a membrane module is shown with only one connection 40, 40 'for the raw water supply, while in FIGS. 2 and 4 the outlet end of the membrane module is shown with a central permeate connection 44 and an eccentric concentrate connection 42 . The raw water connection 40, 40 'on one side and the concentrate connection 42 on the other side are each connected to an annular chamber 46 arranged between the connection body 18 and the membrane element 12, while the permeate connection 44 on the outlet side via the connection piece 48 with the permeate collecting tube of the membrane element communicates.
Die beidseitig überstehenden Stutzen 48 des Permeatsammelrohres werden von einem Adapterstück 50 druckdicht übergriffen, das bei den gezeigten Ausführungsbeispielen einstückiger Bestandteil der Anschlußkörper 18 ist. Die Adapterstücke 50 bilden somit eine stabile Halterung für das Membranelement 12 und gewährleisten dessen zentrierte Ausrichtung innerhalb des Druckrohrs 10. Auf der Eintrittsseite hat das Adapterstück 50 zusätzlich die Funktion einer Verschlußkappe für das beidseitig offene Permeatsammelrohr, während auf der Austrittsseite das Adapterstück 50 eine Verbindung zwischen Permeatsammelrohr und Permeatanschluß 44 hersteIlt. The stub 48 of the permeate collecting tube projecting on both sides is overlapped in a pressure-tight manner by an adapter piece 50 which, in the exemplary embodiments shown, is an integral part of the connecting body 18. The adapter pieces 50 thus form a stable holder for the membrane element 12 and ensure its centered alignment within the pressure tube 10. On the inlet side, the adapter piece 50 additionally has the function of a closure cap for the permeate collecting tube which is open on both sides, while on the outlet side the adapter piece 50 provides a connection between Permeate collecting pipe and permeate connection 44 are made.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Membranmodul für eine Membrantrennanlage mit einem aus vorzugsweise glasfaserverstärktem Kunststoff bestehenden zylindrischen Druckrohr, mit einem innerhalb des Druckrohrs angeordneten, einen Permeatkanal mit axial überstehenden Rohrstutzen aufweisenden Membranelement, mit je einem in die offenen Enden des Druckrohrs druckdicht einsetzbaren, gegebenenfalls mindestens einen Durchbruch oder eine Leitungsdurchführung für den Anschluß einer Flüssigkeitsleitung sowie ein auf den benachbarten Rohrstutzen des Membranelements druckdicht aufschiebbares Adapterstück aufweisenden Anschlußkörper, und mit je einer im Inneren des Druckrohrs zwischen Anschlußkörper und Membranelement angeordneten, von dem Adapterstück axial durchdrungenen, als Verteiler- oder Sammlerraum für Rohflüssigkeit bzw. Konzentrat ausgebildeten Ringkammer, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Innenseite (28) der Druckrohrenden je ein ringförmiges Einlegeteil (18) zur druckdichten Aufnahme des Anschlußkörpers (14) angeordnet ist, das an seiner Außenfläche von der Kunststoffhülle (16) des Druckrohrs (10) übergriffen und flächig mit dieser verbunden ist.1.Membrane module for a membrane separation plant with a cylindrical pressure tube, preferably made of glass fiber reinforced plastic, with a membrane element arranged inside the pressure tube and having a permeate channel with axially protruding tube stubs, each with a pressure-tight insert in the open ends of the pressure tube, optionally at least one opening or one Cable bushing for the connection of a liquid line and an adapter piece which can be pushed onto the adjacent pipe socket of the membrane element in a pressure-tight manner, and each with an adapter piece arranged inside the pressure pipe between the connector body and membrane element and axially penetrated by the adapter piece, as a distributor or collector space for raw liquid or concentrate trained annular chamber, characterized in that on the inside (28) of the pressure pipe ends each have an annular insert (18) for the pressure-tight reception of the connector body ers (14) is arranged, which is overlapped on its outer surface by the plastic sleeve (16) of the pressure pipe (10) and is connected flatly to the latter.
2. Membranmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Einlegeteil (18) eine dem Druckrohr (10) entsprechende lichte Weite aufweist.2. Membrane module according to claim 1, characterized in that the annular insert (18) has a clear width corresponding to the pressure tube (10).
3. Membranmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlegeteil (18) als Präzisionsdrehteil aus Kunststoff oder Metall ausgebildet ist.3. Membrane module according to claim 1 or 2, characterized in that the insert (18) is designed as a precision turned part made of plastic or metal.
4. Hembranmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlegeteil (18) an seiner Außenfläche aufgerauht oder mit Verankerungsrippen (17) oder -noppen versehen ist. 4. Hembran module according to one of claims 1 to 3, characterized in that the insert (18) is roughened on its outer surface or is provided with anchoring ribs (17) or knobs.
5. Membranmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlegeteil (18) eine in axialer Richtung konvexe Außenfläche (34) aufweist.5. Membrane module according to one of claims 1 to 4, characterized in that the insert (18) has an axially convex outer surface (34).
6. Membranmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlegeteil (18) an seinem nach dem Druckrohrinneren weisenden Ende (30) eine spitz zulaufende, zumindest abschnittsweise konkav gekrümmte Außenfläche (32) aufweist.6. Membrane module according to one of claims 1 to 5, characterized in that the insert (18) has a tapering, at least sectionally concave curved outer surface (32) at its end (30) pointing towards the inside of the pressure pipe.
7. Membranmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußkörper (14) formschlüssig mit dem Einlegeteil (18) verbindbar ist.7. Membrane module according to one of claims 1 to 6, characterized in that the connecting body (14) can be positively connected to the insert (18).
8. Membranmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in das Einlegeteil (18) ein Innengewinde (20) zur Aufnahme des mit einem entsprechenden Außengewinde (22) versehenen Anschlußkörpers (14) eingeformt ist.8. Membrane module according to one of claims 1 to 7, characterized in that an internal thread (20) for receiving the connector body (14) provided with a corresponding external thread (22) is formed in the insert part (18).
9. Membranmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in das Einlegeteil (18) mindestens eine Ringnut (24) oder Ringrippe zur formschlüssigen Verankerung des Anschlußkörpers (14), beispielsweise mit Hilfe eines Sprengrings (26), eingeformt ist.9. Membrane module according to one of claims 1 to 8, characterized in that in the insert (18) at least one annular groove (24) or annular rib for positive anchoring of the connecting body (14), for example with the aid of a snap ring (26), is molded.
10. Membranmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der Innenfläche des Einlegeteils (18) und / oder der Außenfläche des Anschlußkörpers (14) eine Umfangsnut zur Aufnahme eines Dichtungsrings (38) angeordnet ist.10. Membrane module according to one of claims 1 to 9, characterized in that a circumferential groove for receiving a sealing ring (38) is arranged in the inner surface of the insert (18) and / or the outer surface of the connecting body (14).
11. Membranmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußkörper (14) einen an einer freien Stirnfläche des Einlegeteils (18) vorzugsweise unter Zwischenklemmen eines Dichtungsrings (36) druckdicht anpreßbaren Flansch aufweist. 11. Membrane module according to one of claims 1 to 10, characterized in that the connecting body (14) has a on a free end face of the insert (18) preferably with the interposition of a sealing ring (36) pressure-tight flange.
12. Membranmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlegeteil (18) mindestens eine zur Ringkammer (46) führende Radialbohrung (40') für den Anschluß einer Flüssigkeitsleitung aufweist, und daß die Kunststoffhülle im Überlappungsbereich mit der Radialbohrung (40') radial durchbrochen ist.12. Membrane module according to one of claims 1 to 11, characterized in that the insert (18) has at least one radial bore (40 ') leading to the annular chamber (46) for the connection of a liquid line, and that the plastic sleeve in the overlap region with the radial bore ( 40 ') is broken radially.
13. Membranmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Druckrohr neben dem Einlegeteil ein als radiales Anschlußstück für eine Flüssigkeitsleitung ausgebildetes, mit einer entsprechenden Bohrung versehenes Kunststoff- oder Metallteil eingebettet ist.13. Membrane module according to one of claims 1 to 12, characterized in that in the pressure pipe in addition to the insert part is formed as a radial connector for a liquid line, provided with a corresponding bore plastic or metal part.
14. Membranmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Adapterstück (50) einstückig mit dem Anschlußkörper (14) verbunden ist.14. Membrane module according to one of claims 1 to 13, characterized in that the adapter piece (50) is integrally connected to the connecting body (14).
15. Membranmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckrohrenden im Bereich der Einlegeteile (18) eine ringförmige Verdickung aufweisen.15. Membrane module according to one of claims 1 to 14, characterized in that the pressure pipe ends in the region of the inserts (18) have an annular thickening.
16. Membranmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch, gekennzeichnet, daß die Kunststoffhülle (16) des Druckrohrs (10) aus mit einem ausgehärteten Kunstharz getränkten Glasfasersträngen oder -bändern besteht, die spiralig und mehrlagig zu einem Zylinder gewickelt sind und die Einlegeteile (18) an den Druckrohrenden unter Bildung einer ringförmigen Verdickung umschließen.16. Membrane module according to one of claims 1 to 15, characterized in that the plastic sleeve (16) of the pressure tube (10) consists of glass fiber strands or ribbons soaked with a hardened synthetic resin, which are wound spirally and in multiple layers to form a cylinder and the insert parts (18) enclose at the pressure pipe ends to form an annular thickening.
17. Verfahren zur Herstellung eines Druckrohrs für ein Membranmodul, bei welchem mindestens ein mit einem aushärtenden Kunststoff oder Kunstharz getränkter Glasfaserstrang oder ein entsprechendes Glasfaserband auf einen die lichte Weite des Druckrohrs definierenden zylindrischen Wickeldorn spiralig aufgewickelt und des Druckrohr nach dem Aushärten des Kunstharzes vom Wickeldorn abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Wickeldorn vorgeformte ringförmige Einlegeteile aufgeschoben und dort in einem etwa der Länge des herzustellenden Druckrohrs entsprechenden Abstand voneinander fixiert werden, und daß der Glasfaserstrang bzw. das Glasfaserband im Zuge des Aufwickeins auf den Wickeldorn auch auf die Außenflächen der Einlegeteile unter Bildung einer flächigen formschlüssigen Verbindung aufgewickelt wird.17. A method for producing a pressure tube for a membrane module, in which at least one glass fiber strand impregnated with a hardening plastic or synthetic resin or a corresponding glass fiber ribbon a cylindrical winding mandrel defining the clear width of the pressure tube is spirally wound and the pressure tube is pulled off the winding mandrel after the synthetic resin has hardened, characterized in that preformed annular inserts are pushed onto the winding mandrel and are fixed there at a distance corresponding to one another approximately at the length of the pressure tube to be produced , and that the glass fiber strand or the glass fiber ribbon is wound up in the course of winding on the winding mandrel also on the outer surfaces of the inserts to form a flat positive connection.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet daß auf die vorzugsweise aufgerauhte oder mit Verankerungsrippen oder -noppen versehene Außenfläche der Einlegeteile vor dem Aufwickeln des Glasfaserstrangs ein Haftvermittler aufgetragen wird.18. The method according to claim 17, characterized in that an adhesion promoter is applied to the preferably roughened or provided with anchoring ribs or nubs outer surface of the inserts before winding up the glass fiber strand.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Wickeldorn beim Wickelvorgang unter Mitnahme der Einlegeteile um seine Längsachse gedreht widd. 19. The method according to claim 17 or 18, characterized in that the winding mandrel is rotated about its longitudinal axis during the winding process, taking the inserts with it.
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