WO2015022285A1 - Device for degassing a fluid - Google Patents

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WO2015022285A1
WO2015022285A1 PCT/EP2014/067147 EP2014067147W WO2015022285A1 WO 2015022285 A1 WO2015022285 A1 WO 2015022285A1 EP 2014067147 W EP2014067147 W EP 2014067147W WO 2015022285 A1 WO2015022285 A1 WO 2015022285A1
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membrane module
membrane
pressure
gas
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PCT/EP2014/067147
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Christian HÖRAUF
Jochen Bauer
Original Assignee
Bauer-Verfahrenstechnik-GmbH
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    • B01D2321/2033By influencing the flow dynamically
    • B01D2321/2041Mixers; Agitators

Definitions

  • the present invention relates to a device for degassing a
  • gas-laden fluid a dispersion, suspension or emulsion.
  • the use of a gas-laden fluid can lead to loss of quality, malfunction or even damage to the device using it. It is therefore desirable for many applications and processes a degassed fluid.
  • Devices and methods for degassing a gas-laden fluid are in
  • Venting additives or by means of viscosity-reducing additives are known in which the fluid to be degassed on a
  • Degassing uses ultrasound, resulting in the union of small bubbles into larger bubbles, which then migrate to the surface.
  • degassing devices and methods based on vacuum degassing; For example, a device is used in which to a housing with the fluid, a negative pressure - often called “vacuum” - is applied; to
  • Support can still rotate a disc in the fluid.
  • Such membranes contain in the core a cartridge, which is composed of many tubes.
  • the walls of these tubes are permeable to gases but impermeable to liquids.
  • the gas-laden fluid is pressurized into the inside of the cartridge
  • Cartridge pressed so that the cartridge is flowed through by the fluid from the inside out.
  • a negative pressure is applied to the tubes, wherein due to the difference of the partial pressure, the gas from the passing fluid is withdrawn.
  • the said cartridge is located in a pressure housing. The degassed fluid is collected at an outlet and can then be used for the intended purpose.
  • this device has the following disadvantages: In the housing, a pressure gradient forms from the interior of the cartridge to the outlet opening. The flow of the fluid follows this pressure gradient. Areas of the cartridge, which are outside of this flow, are poorly or not at all flowed through. Therefore, this structure does not use the entire capacity of the membrane. Furthermore, this is due to the lower flow on the edge of this
  • the fluid is supplied to the membrane module via its overall depth by means of an inlet centrally and discharged via a drain on the container.
  • the gas separated from the fluid from the membrane module is removed via a further drain on the membrane module and the fluid flows through the membrane module of the Inner side to the radial extent.
  • the fluid in the container outside the membrane module substantially a uniform pressure, or the
  • the gas-loaded fluid may be a dispersion, suspension or emulsion.
  • Such fluids typically have a gas content of up to several percent after their manufacture or delivery. This gas content often leads to disadvantages in the further use of the fluid.
  • the gas content in steam or hot water systems can lead to increased corrosion or even damage to the system due to cavitation.
  • the gas content can cause printer errors or even clogging of the nozzles.
  • the gas content can cause a deterioration of the surface quality.
  • the proportion of gas in a coating color if
  • a membrane module is used, as used in the prior art e.g. as membranes of the brand Liqui-Cel® or
  • Membrane module is made of a variety of substantially parallel
  • Membrane tubes membrane hoses or hollow fibers constructed.
  • the walls of these tubes are permeable to gases, but impermeable to liquids, so that the gas of the gas-laden fluid can collect in these tubes.
  • a device according to the invention is constructed so that the gas-laden fluid from the outside via an inlet centrally, i. in the radial center of the membrane module is supplied.
  • the gas-laden fluid is in the radial center of the
  • Membrane module in a distribution pipe in its overall depth further guided; this distribution tube forms the inside of the membrane module.
  • Said membrane module is in a container which contains the degassed fluid outside the membrane module. The radial circumference of the membrane module forms the contact point for the degassed fluid.
  • the container has a drain through which the degassed fluid can be removed.
  • the membrane module is flowed through from the inside to the outside of the fluid.
  • the membrane module has a further outlet, via which the gas which has been taken from the fluid is removed from the membrane module.
  • the membrane module is preferably completely contained in the fluid contained in said container. This is after the start of the
  • the degassed starting fluid In the case of a device according to the invention, the fluid in the container outside the membrane module has essentially a uniform pressure, in the simplest case atmospheric pressure, i.
  • the pressure drop of the membrane module between the inside and the radial circumference over the entire depth is substantially constant.
  • the device according to the invention thus has considerable advantages over the prior art: no constructional measures are required to provide the said container pressure-resistant. Furthermore, results from the
  • the membrane module is thus not blocked by the solids of this dispersion. For these reasons, it results as a further advantage that the device according to the invention is suitable for continuous operation.
  • a membrane module may be so long and substantially vertical in the starting fluid that the hydrostatic pressure of the fluid causes the fluid in the container outside the membrane module to no longer have a uniform pressure. This would lead to different pressure differences over the depth of the membrane module without compensation. For this reason, in such an arrangement of the membrane module whose inside - ie the distribution pipe - through
  • Influencing the flow for example by adapted flow barriers, be designed so that the pressure drop of the membrane module between the inside and the radial circumference over the entire depth is substantially constant.
  • the fluid in the container outside the membrane module is at substantially atmospheric pressure.
  • the container neither the container nor the fluid outside the membrane module is subjected to a positive or negative pressure, but the container is kept open at atmospheric.
  • a lid of this container therefore need not withstand pressure, but only serves to protect against contamination from outside or similar purposes.
  • An embodiment of the container thus has an overpressure of 0 bar.
  • another embodiment of the container can - for example, for reasons of safety or to further reduce contamination from the outside - a slight overpressure (between 0 and 1 bar) have.
  • a negative pressure to the outlet of the membrane module for the gas, preferably one Underpressure of 50 to 800 mbar and in particular a negative pressure of 300 to 400 mbar, each based on the atmospheric pressure of the environment.
  • the gas-laden fluid is acted upon in a device according to the invention with an overpressure to supply it to the central inlet of the membrane module.
  • an overpressure of 1 to 12 bar and in particular an overpressure of 1 to 8 bar is preferably applied to the fluid at the inlet, in each case based on the atmospheric pressure of the environment.
  • both a differential pressure compared to the degassed fluid in the housing is constructed and a partial pressure relative to the gas, which is withdrawn from the fluid by means of negative pressure.
  • the membrane module as used for a device according to the invention, has a multiplicity of membrane tubes or membrane tubes.
  • hydrophobic membrane hollow fibers made from at least one of the materials selected from a group consisting of polysiloxanes and / or their derivatives, fluoroelastomers such as fluororubber (FKM), polytetrafluoroethylene and / or derivatives thereof, polyolefins, and / or their derivatives, polyethylene and polypropylene, combinations thereof and the like.
  • FKM fluororubber
  • the said membrane tubes or membrane tubes are preferably arranged substantially parallel to a distribution tube following the inlet for the fluid.
  • the membrane tubes are arranged perpendicular to the main flow direction.
  • the membrane tubes or membrane tubes, in particular also the hydrophobic membrane hollow fibers, are arranged in a fabric.
  • the central distribution tube is cylindrically shaped, i. with the same diameter over the entire length of the
  • a further advantageous embodiment has a
  • variable diameter over the length of the distribution tube so that results in a conical shape.
  • pressure differences between the central inlet and the opposite end of the Distribution tube are balanced.
  • a cross-flow distributor can be used to compensate for differences in pressure between the inlet side and the end section of the feeder, or to take pressure differences, which are caused by the arrangement of the membrane module, for example in the vertical direction, into account during the design of the device and accordingly
  • the membrane tubes or membrane tubes are arranged on a plurality of circular radii, which are arranged substantially coaxially to the distribution tube.
  • Turbulence generators preferably in the form of an agitator, are arranged in the container and outside the membrane module.
  • a stirrer By such a stirrer, the degassed fluid is in continuous motion. This continuous movement prevents sticking or blocking of the degassed fluid in the container by separating the components of the dispersion. Such blocking could lead to a loss of performance of the device or even damage the device.
  • additional gas is introduced into the already degassed fluid by the stirring. This can
  • the container takes place in that the container is closed by the outside air or by the arrangement and / or speed of the agitator no air is introduced into the fluid.
  • the container is designed to be closed and has a pressure compensation device.
  • This configuration prevents contaminants or air from being introduced into the container.
  • Another advantage is that the hardening of the surface - forming a so-called “skin" - thus significantly reduced. This effect can be further enhanced in a further embodiment by an increased humidity.
  • Embodiments connected pressure compensation device causes the pressure in the container continue to the atmospheric pressure of the environment in the Substantially does not exceed and thus retains the beneficial effects and favorable pressure-free design of the device.
  • the fluid is a suspension, emulsion or dispersion, as is preferably used for painting paper, board or paperboard, and more preferably a solids content between 5 and 75% by weight, preferably between 35 and 70% by weight and especially between 65 and 70% by weight.
  • a device according to the invention is limited to these fluids.
  • One skilled in the art can readily determine from the advantageous features of the present invention other uses for this device, for example, for various types of printer inks, such as those described in U.S. Pat.
  • printer inks such as those described in U.S. Pat.
  • Inkjet printers are used for paints, casting resins, in the
  • the device may comprise only one or a plurality of membrane modules.
  • this device is also cascadable to an even further degassing
  • Another embodiment of the present invention is a method for degassing a gas-laden fluid, comprising the steps of: introducing the gas-laden fluid, in particular a coating color, by means of an overpressure into an inlet of the fluid on an outer surface of
  • Membrane module for removing the gas separated from the fluid; the fluid flows through the membrane module and its membrane tubes from the inside to the outside;
  • a device according to the invention can be used for degassing a multiplicity of gas-laden fluids, in particular a dispersion, suspension or emulsion.
  • a device according to the invention for degassing a dispersion, suspension or emulsion consisting at least of water, binder and pigment, as it is preferably used for brushing paper, cardboard or paperboard, and more preferably a
  • Solids content between 5 and 75% by weight, preferably between 35 and 70% by weight and in particular between 65 and 70% by weight, or of a coating color for use in curtain coating, roll coating, sump coating or jet coating in paper finishing ,
  • Fig. 1 a is a schematic representation of a device for degassing according to the prior art in a longitudinal section;
  • 1 b a schematic representation of a device for degassing according to the prior art in a cross section
  • 2a is a schematic representation of a device according to the invention for degassing in a longitudinal section
  • FIG. 2b shows a schematic representation of a device according to the invention for degassing in a cross section
  • Fig. 3 is a schematic representation of another invention
  • Fig. 1 a shows schematically a device for degassing 1 according to the prior art in a longitudinal section.
  • the membrane module 20 is supplied via a feed 30 corresponding to the arrow with the gas-laden fluid.
  • This gas-laden fluid is at the supply 30 under an overpressure preferably of several bar, based on the ambient pressure outside the housing 10.
  • This overpressure presses the gas-laden fluid - as indicated by arrows 33 - in the membrane module 20.
  • This membrane module 20 is made of membrane tubes or membrane tubes 21 which are arranged substantially parallel to the axis and on concentric radii to the distribution tube 31.
  • a vacuum pump is mounted, the negative pressure for the
  • Degassing in the membrane tubes or membrane tubes 21 generates.
  • the degassed fluid is removed at a drain 35.
  • a pressure gradient forms in the housing 10 and a flow from the distribution pipe 31 to the outlet 35 arises.
  • the part of the membrane module 25 that flows through is relatively narrow. Regions of the membrane module 20 that are outside of this flow path 25 are poorly or not at all traversed. Therefore, not the entire capacity of the membrane module 20 is used with this structure. Furthermore, this is due to the lower flow on the edge of this
  • Flow path 25 areas in which the solids of the dispersion are deposited. As a result, these regions of the membrane module 20 are blocked by these solids, wherein the pressure in the housing 10 additionally promotes this blocking. This process of blocking can be from a few minutes to several hours, depending on the nature of the dispersion. If the membrane module 20 is blocked, it can no longer be used for degassing and the degassing process must be interrupted. Such a device is therefore not suitable for continuous operation. If the membrane module 20 is not cleaned immediately when blocked, then it can even be permanently damaged.
  • Fig. 1 b shows schematically the device for degassing 1 of Fig. 1 a in a cross section, wherein the reference numerals have the same meaning as in Fig. 1 a.
  • the relatively narrow flow-through part of the membrane module 25 can be clearly seen, which extends from the distribution pipe 31 to the outlet 35.
  • FIG. 2a shows schematically a representation of a device according to the invention for degassing 1 in a longitudinal section. In this embodiment, this is
  • Membrane module 20 disposed in a container 12 lying.
  • This container is atmospherically open, i. it preferably has an overpressure of 0 to 1 bar, more preferably an overpressure of 0 to 0.5 bar and in particular an overpressure of 0 to 0.1 bar, each based on the atmospheric pressure of the environment on. In particular, substantially the same pressure prevails in the entire container 12.
  • the container 12 may also include a lid (not shown) that closes the container 12 upwardly.
  • This cover has above all a protective function, e.g. against contamination from the outside, but he should not substantially increase the pressure of the container 12. If such a pressure increase is unavoidable due to the structural arrangement, then a
  • Pressure equalization device are mounted, which limits the pressure in the container 12.
  • the membrane module 20 is completely contained in the degassed fluid 40, which is located in said container 12, and is at a distance 15 below the level of the degassed fluid 40.
  • the membrane module 20 with the gas-loaded Fluid supplied Via a feed 30, the membrane module 20 with the gas-loaded Fluid supplied.
  • the gas-laden fluid is under an overpressure which, depending on the embodiment, may be approximately between 1 and 12 bar, in particular between 1 and 8 bar, relative to the environment outside of the container 12.
  • an overpressure forms in the distribution pipe 31.
  • the distribution pipe 31 can also be designed as a cross-flow distributor.
  • To the distribution pipe 31 are clearly a variety of membrane pipes or
  • Membrane hollow fibers are impermeable to liquids but permeable to gases. Therefore, the interior of the hollow membrane fibers is connected to a drain for the gas 37, to which a vacuum pump is connected.
  • this vacuum pump is preferably a negative pressure of 50 to 800 mbar and
  • a negative pressure of 300 to 400 mbar each based on the atmospheric pressure of the environment applied.
  • the membrane hollow fibers mentioned can be arranged in a fabric with which the distribution pipe 31 is surrounded. From these hollow membrane fibers, the membrane module 20 is constructed.
  • the hollow membrane fibers are of the
  • a device according to the invention largely avoided that settle the solids of the dispersion in the membrane module 20 and thereby block the membrane module, for this reason, a device according to the invention can also be used in continuous operation. Only contaminants of the supplied fluid, which could block the membrane module, must be avoided.
  • Another embodiment of the invention has turbulence generators
  • Device 1 could interfere.
  • turbulence generators can be used for this use, such as flow-generating nozzles or the like.
  • Fig. 2a only one membrane module 20 is shown.
  • container 12 can be designed without pressure, scalability of the device, depending on the required flow rate, is relatively easy to accomplish
  • Fig. 2b shows schematically the degassing device 1 of Fig. 2a in one
  • Membrane module 25 include substantially the entire membrane module 20.
  • the flow around membrane tubes or membrane tubes 21 can be seen in a plan view.
  • the outlet 35 for the degassed fluid can be seen.
  • the feed 30 of the gas-laden fluid and the withdrawn gas outlet 37 are shown schematically.
  • Fig. 3 shows schematically a further embodiment of the invention, in which the membrane module 20 is arranged vertically in the non-pressurized container 12;
  • the membrane module 20 is at a distance 15 below the surface of the degassed fluid.
  • the gas-laden fluid supply 30 and the extracted gas outlet 37 are arranged at the top in this embodiment; Alternatively, this can also be done from below.
  • the construction depth 22 may be so great that the hydrostatic pressure of the fluid causes the fluid in the container 12 outside the membrane module 20 no longer has a uniform pressure. This would lead to different pressure differences over the overall depth 22 of the membrane module 20 without compensation.

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Abstract

The present invention relates to a device for degassing a gas-laden fluid, having a vessel (12) in which at least one membrane module (20), having an inner side and a radial circumference, for separating a gas from the fluid is accommodated, wherein the fluid is supplied centrally to the membrane module (20) over the structural depth thereof by means of an inlet (30), is discharged via an outlet (35) on the vessel, and the gas is discharged from the membrane module (20) via a further outlet (37) on the membrane module (20), and the fluid flows through the membrane module (20) from the inner side to the radial circumference. The device is distinguished by the fact that the membrane module (20) is accommodated in the fluid of the vessel (12), wherein the fluid in the vessel (12) outside the membrane module (20) is at a substantially uniform pressure, or the pressure differences outside the membrane module (20) are compensated by pressure equalization in a distributor pipe (31), such that the pressure drop of the membrane module (20) between the inner side thereof and the radial circumference is substantially constant over the entire structural depth.

Description

Vorrichtung zur Entgasung eines Fluids  Device for degassing a fluid
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entgasung eines The present invention relates to a device for degassing a
gasbeladenen Fluids, einer Dispersion, Suspension oder Emulsion. Die Verwendung eines gasbeladenen Fluids kann zu Qualitätseinbußen, zu Fehlfunktionen oder gar zu einer Schädigung der sie verwendenden Vorrichtung führen. Es wird daher für zahlreiche Anwendungen und Prozesse ein entgastes Fluid angestrebt. Vorrichtungen und Verfahren zur Entgasung eines gasbeladenen Fluids sind imgas-laden fluid, a dispersion, suspension or emulsion. The use of a gas-laden fluid can lead to loss of quality, malfunction or even damage to the device using it. It is therefore desirable for many applications and processes a degassed fluid. Devices and methods for degassing a gas-laden fluid are in
Stand der Technik bekannt. Beispielsweise werden chemische Verfahren eingesetzt, z.B. unter Verwendung von geeigneten Reduktionsmitteln oder mittels sog. Known in the art. For example, chemical methods are used, e.g. using suitable reducing agents or by means of so-called.
Entlüftungsadditive oder mittels viskositätssenkender Additive. Weiterhin sind thermische Verfahren bekannt, bei denen das zu entgasende Fluid auf eine Venting additives or by means of viscosity-reducing additives. Furthermore, thermal processes are known in which the fluid to be degassed on a
Temperatur in der Nähe des Siedepunkts erhitzt wird. Andere Verfahren zu Temperature is heated near the boiling point. Other methods too
Entgasung verwenden Ultraschall, was zur Vereinigung von kleinen Blasen zu größeren Blasen führt, die dann zur Oberfläche wandern. Es gibt auch zahlreiche Vorrichtungen und Verfahren zur Entgasung, die auf Vakuumentgasung beruhen; beispielsweise kommt eine Vorrichtung zum Einsatz, bei der an ein Gehäuse mit dem Fluid ein Unterdruck - häufig "Vakuum" genannt - angelegt wird; zur Degassing uses ultrasound, resulting in the union of small bubbles into larger bubbles, which then migrate to the surface. There are also numerous degassing devices and methods based on vacuum degassing; For example, a device is used in which to a housing with the fluid, a negative pressure - often called "vacuum" - is applied; to
Unterstützung kann noch eine Scheibe in dem Fluid rotieren. Bei einigen Support can still rotate a disc in the fluid. For some
Vorrichtungen zur Entgasung kommen auch Membranen zum Einsatz. Derartige Membranen enthalten im Kern eine Kartusche, die aus vielen Röhrchen aufgebaut ist. Die Wände dieser Röhrchen sind durchlässig für Gase, aber undurchlässig für Flüssigkeiten. Das gasbeladene Fluids wird unter Druck in die Innenseite derDevices for degassing membranes are also used. Such membranes contain in the core a cartridge, which is composed of many tubes. The walls of these tubes are permeable to gases but impermeable to liquids. The gas-laden fluid is pressurized into the inside of the
Kartusche gepresst, so dass die Kartusche von dem Fluid von innen nach außen durchströmt wird. Dabei wird an die Röhrchen ein Unterdruck angelegt, wobei durch den Unterschied des Partialdrucks das Gas aus dem vorbeiströmenden Fluid entzogen wird. Die genannte Kartusche befindet sich dabei in einem Druckgehäuse. Das entgaste Fluid wird an einer Austrittsöffnung gesammelt und kann dann für den Bestimmungszweck verwendet werden. Cartridge pressed so that the cartridge is flowed through by the fluid from the inside out. In this case, a negative pressure is applied to the tubes, wherein due to the difference of the partial pressure, the gas from the passing fluid is withdrawn. The said cartridge is located in a pressure housing. The degassed fluid is collected at an outlet and can then be used for the intended purpose.
Diese Vorrichtung weist unter anderem folgende Nachteile auf: Im Gehäuse bildet sich ein Druckgefälle vom Inneren der Kartusche zur Austrittsöffnung. Die Strömung des Fluids folgt diesem Druckgefälle. Bereiche der Kartusche, die außerhalb dieses Strömungsverlaufs liegen, werden schlecht oder überhaupt nicht durchströmt. Daher wird mit diesem Aufbau nicht die gesamte Kapazität der Membran genutzt. Weiterhin bilden sich wegen der geringeren Durchströmung am Rande dieses Among other things, this device has the following disadvantages: In the housing, a pressure gradient forms from the interior of the cartridge to the outlet opening. The flow of the fluid follows this pressure gradient. Areas of the cartridge, which are outside of this flow, are poorly or not at all flowed through. Therefore, this structure does not use the entire capacity of the membrane. Furthermore, this is due to the lower flow on the edge of this
Strömungsverlaufs Bereiche, in denen sich die Feststoffe z.B. aus der zu Flow paths Areas in which the solids are e.g. from the to
entgasenden Dispersion ablagern. Dadurch werden diese Bereiche der Membran durch diese Feststoffe verblockt, wobei der Druck im Gehäuse diese Verblockung zusätzlich fördert. Dieser Vorgang der Verblockung kann je nach Art der Dispersion von wenigen Minuten bis zu einigen Stunden betragen. Wenn die Membrane verblockt ist, kann sie nicht mehr für die Entgasung weiterverwendet werden und der Entgasungsprozess muss ggf. für eine Reinigung oder den Austausch der Membran unterbrochen werden. Eine derartige Vorrichtung ist daher für Dauerbetrieb nicht geeignet. Wird die Membran bei einer Verblockung nicht sofort gereinigt, dann kann sie dadurch sogar dauerhaft geschädigt werden. Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Stands der Technik wenigstens teilweise zu überwinden bzw. zu verbessern. Depositing degassing dispersion. As a result, these areas of the membrane are blocked by these solids, wherein the pressure in the housing further promotes this blocking. This process of blocking can be from a few minutes to several hours, depending on the nature of the dispersion. If the membrane is blocked, it can no longer be used for degassing and the degassing process may need to be interrupted for cleaning or membrane replacement. Such a device is therefore not suitable for continuous operation. If the membrane is not cleaned immediately when blocked, it can even be permanently damaged. Against this background, it is an object of the present invention, at least partially overcome or to improve the disadvantages of the prior art.
Die Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 14 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen und Abwandlungen sind The object is achieved with a device according to claim 1 and a method according to claim 14. Preferred embodiments and modifications are
Gegenstand der Unteransprüche. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Entgasung eines gasbeladenen Fluids weist einen Behälter auf, in dem wenigstens ein Membranmodul, mit einer Innenseite und einem radialen Umfang, zur Trennung eines Gases vom Fluid aufgenommen ist. Dabei wird das Fluid dem Membranmodul über dessen Bautiefe mittels eines Zulaufs zentral zugeführt und über einen Ablauf am Behälter abgeführt. Das vom Fluid abgetrennte Gas aus dem Membranmodul wird über einen weiteren Ablauf am Membranmodul abgeführt und das Fluid durchströmt das Membranmodul von der Innenseite zum radialen Umfang. Dabei weist das Fluid im Behälter außerhalb des Membranmoduls im Wesentlichen einen einheitlichen Druck auf, oder die Subject of the dependent claims. A device according to the invention for degassing a gas-laden fluid has a container in which at least one membrane module, with an inner side and a radial circumference, for the separation of a gas is taken up by the fluid. In this case, the fluid is supplied to the membrane module via its overall depth by means of an inlet centrally and discharged via a drain on the container. The gas separated from the fluid from the membrane module is removed via a further drain on the membrane module and the fluid flows through the membrane module of the Inner side to the radial extent. In this case, the fluid in the container outside the membrane module substantially a uniform pressure, or the
Druckunterschiede außerhalb des Membranmoduls werden durch einen Pressure differences outside the membrane module are by a
Druckausgleich in einem Verteilungsrohr als Bestandteil der Fluidzuführung zum Membranmodul kompensiert, so dass der Druckabfall des Membranmoduls zwischen dessen Innenseite und dem radialen Umfang über die gesamte Bautiefe im Compensated pressure compensation in a distribution pipe as part of the fluid supply to the membrane module, so that the pressure drop of the membrane module between the inside and the radial circumference over the entire depth in
Wesentlichen konstant ist. Is essentially constant.
Das gasbeladene Fluid kann eine Dispersion, Suspension oder Emulsion sein. The gas-loaded fluid may be a dispersion, suspension or emulsion.
Derartige Fluide weisen - nach ihrer Herstellung oder Lieferung - typischerweise einen Gasgehalt von bis zu einigen Prozent auf. Dieser Gasgehalt führt bei der weiteren Verwendung des Fluids häufig zu Nachteilen. So kann der Gasanteil bei Dampf- oder Heißwassersystemen zu erhöhter Korrosion oder gar zu Schädigungen der Anlage durch Kavitation führen. Bei Tinten für Tintenstrahldrucker kann der Gasanteil Fehler beim Drucker oder gar eine Verstopfung der Düsen verursachen. Bei Lacken kann der Gasanteil eine Beeinträchtigung der Oberflächenqualität bewirken. Bei der Oberflächenveredelung von Faserstoffbahnen, wie beispielsweise in der Papierindustrie, kann der Gasanteil in einer Streichfarbe, wenn sie Such fluids typically have a gas content of up to several percent after their manufacture or delivery. This gas content often leads to disadvantages in the further use of the fluid. Thus, the gas content in steam or hot water systems can lead to increased corrosion or even damage to the system due to cavitation. For ink jet printers, the gas content can cause printer errors or even clogging of the nozzles. For paints, the gas content can cause a deterioration of the surface quality. In the surface finishing of fibrous webs, such as in the paper industry, the proportion of gas in a coating color, if
beispielsweise mittels Curtain Coating, Walzen-, Sumpf- oder Düsen-Coating aufgetragen wird, zu einem fehlerhaften Farbauftrag führen. Für diese und viele weitere Anwendungen ist es erforderlich, den Gasgehalt des Fluids durch Entgasung zu reduzieren. For example, by means of curtain coating, roller, sump or nozzle coating is applied, lead to a faulty paint application. For these and many other applications, it is necessary to reduce the gas content of the fluid by degassing.
Dazu wird in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Membranmodul verwendet, wie es im Stand der Technik z.B. als Membranen der Marke Liqui-Cel® oder For this purpose, in a device according to the invention, a membrane module is used, as used in the prior art e.g. as membranes of the brand Liqui-Cel® or
SuperPhobic® von der Firma Membrana bekannt ist. Das erfindungsgemäße SuperPhobic® from the company Membrana is known. The invention
Membranmodul ist aus einer Vielzahl von im Wesentlichen parallelen Membrane module is made of a variety of substantially parallel
Membranröhrchen, Membranschläuche oder Hohlfasern aufgebaut. Die Wände dieser Röhrchen sind durchlässig für Gase, aber undurchlässig für Flüssigkeiten, so dass sich das Gas des gasbeladenen Fluids in diesen Röhrchen sammeln kann. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist so aufgebaut, dass das gasbeladene Fluid von außen über einen Zulauf zentral, d.h. in der radialen Mitte des Membranmoduls, zugeführt wird. Das gasbeladene Fluid wird in der radialen Mitte des  Membrane tubes, membrane hoses or hollow fibers constructed. The walls of these tubes are permeable to gases, but impermeable to liquids, so that the gas of the gas-laden fluid can collect in these tubes. A device according to the invention is constructed so that the gas-laden fluid from the outside via an inlet centrally, i. in the radial center of the membrane module is supplied. The gas-laden fluid is in the radial center of the
Membranmoduls in einem Verteilungsrohr in seiner gesamten Bautiefe weiter geführt; dieses Verteilungsrohr bildet die Innenseite des Membranmoduls. Das genannte Membranmodul befindet sich dabei in einem Behälter, der außerhalb des Membranmoduls das entgaste Fluid enthält. Dabei bildet der radiale Umfang des Membranmoduls die Kontaktstelle zum entgasten Fluid. Der Behälter weist einen Ablauf auf, über den das entgaste Fluid entnommen werden kann. Von der Membrane module in a distribution pipe in its overall depth further guided; this distribution tube forms the inside of the membrane module. Said membrane module is in a container which contains the degassed fluid outside the membrane module. The radial circumference of the membrane module forms the contact point for the degassed fluid. The container has a drain through which the degassed fluid can be removed. Of the
Innenseite des Membranmoduls - dem zentralen Verteilungsrohr - hin zu dem Behälter wird das Membranmodul von innen nach außen von dem Fluid durchströmt. Außerdem weist das Membranmodul einen weiteren Ablauf auf, über den das Gas, das dem Fluid entnommen wurde, aus dem Membranmodul abgeführt wird. Das Membranmodul ist vorzugsweise vollständig in dem Fluid, das sich in dem genannten Behälter befindet, aufgenommen. Dies ist nach dem Anlauf der Inside the membrane module - the central distribution pipe - towards the container, the membrane module is flowed through from the inside to the outside of the fluid. In addition, the membrane module has a further outlet, via which the gas which has been taken from the fluid is removed from the membrane module. The membrane module is preferably completely contained in the fluid contained in said container. This is after the start of the
Vorrichtung das entgaste Ausgangsfluid. Dabei weist bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung das Fluid im Behälter außerhalb des Membranmoduls im Wesentlichen einen einheitlichen Druck, im einfachsten Fall atmosphärischen Druck, auf, d.h. Device the degassed starting fluid. In the case of a device according to the invention, the fluid in the container outside the membrane module has essentially a uniform pressure, in the simplest case atmospheric pressure, i.
weder der Behälter noch das Fluid außerhalb des Membranmoduls wird mit einem Überdruck oder Unterdruck beaufschlagt, sondern der Behälter ist atmosphärisch offen gehalten. Ein Deckel dieser Behälters muss also keinem Druck standhalten, sondern dient nur dem Schutz vor Verunreinigungen von außen oder ähnlichen Zwecken. Weil das Fluid im Behälter außerhalb des Membranmoduls im neither the container nor the fluid outside the membrane module is subjected to an overpressure or negative pressure, but the container is kept open at atmospheric. A lid of this container therefore need not withstand pressure, but only serves to protect against contamination from outside or similar purposes. Because the fluid in the container outside the membrane module in
Wesentlichen einheitlichen Druck aufweist, ist der Druckabfall des Membranmoduls zwischen dessen Innenseite und dem radialen Umfang über die gesamte Bautiefe im Wesentlichen konstant. Having substantially uniform pressure, the pressure drop of the membrane module between the inside and the radial circumference over the entire depth is substantially constant.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist dadurch erhebliche Vorteile gegenüber dem Stand der Technik auf: So sind keinerlei konstruktive Maßnahmen nötig, um den genannten Behälter druckfest auszustatten. Weiterhin ergibt sich durch die The device according to the invention thus has considerable advantages over the prior art: no constructional measures are required to provide the said container pressure-resistant. Furthermore, results from the
erfindungsgemäße Anordnung, dass das Membranmodul von dem Fluid im Inventive arrangement that the membrane module of the fluid in
Wesentlichen über die gesamte Bautiefe zwischen Innenseite und dem radialen Umfang des Membranmoduls gleichmäßig durchströmt wird, weil das Druckgefälle vom zentralen Zulauf zum Umfang des Membranmoduls im Wesentlichen über dessen gesamte Länge gleichmäßig ist. In Folge dessen wird die Durchflusskapazität des Membranmoduls deutlich besser ausgenutzt, weil es durch die genannte Substantially through the entire depth between the inside and the radial circumference of the membrane module is substantially uniformly flows, because the pressure drop from the central inlet to the periphery of the membrane module is substantially uniform over its entire length. As a result, the flow capacity of the membrane module is much better utilized, because it by the mentioned
Anordnung keine Hauptflussrichtung innerhalb des Membranmoduls gibt, sondern das Fluid alle Abschnitte sämtlicher Röhrchen des Membranmoduls mit einer bestimmten Geschwindigkeit umströmt. Zudem wird verhindert, dass sich Bereiche mit einer geringeren Durchströmung bilden, in denen sich die Feststoffe der Arrangement no main flow direction within the membrane module, but the fluid flows around all sections of all the tubes of the membrane module at a certain speed. In addition, it prevents the formation of areas with a lower flow, in which the solids of the
Dispersion ablagern. Das Membranmodul wird also nicht durch die Feststoffe dieser Dispersion verblockt. Aus diesen Gründen ergibt sich als weiterer Vorteil, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung für Dauerbetrieb geeignet ist. Deposit dispersion. The membrane module is thus not blocked by the solids of this dispersion. For these reasons, it results as a further advantage that the device according to the invention is suitable for continuous operation.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform kann ein Membranmodul so lang sein und dabei im Wesentlichen vertikal in dem Ausgangsfluid angebracht sein, dass der hydrostatische Druck des Fluids dazu führt, dass das Fluid im Behälter außerhalb des Membranmoduls nicht mehr einen einheitlichen Druck aufweist. Das würde ohne eine Kompensation zu unterschiedlichen Druckdifferenzen über die Bautiefe des Membranmoduls führen. Aus diesem Grund kann bei einer derartigen Anordnung des Membranmoduls dessen Innenseite - also das Verteilungsrohr - durch In one embodiment of the invention, a membrane module may be so long and substantially vertical in the starting fluid that the hydrostatic pressure of the fluid causes the fluid in the container outside the membrane module to no longer have a uniform pressure. This would lead to different pressure differences over the depth of the membrane module without compensation. For this reason, in such an arrangement of the membrane module whose inside - ie the distribution pipe - through
Beeinflussung der Strömung, beispielsweise durch angepasste Strömungsbarrieren, so ausgestaltet sein, dass der Druckabfall des Membranmoduls zwischen dessen Innenseite und dem radialen Umfang über die gesamte Bautiefe im Wesentlichen konstant ist. Influencing the flow, for example by adapted flow barriers, be designed so that the pressure drop of the membrane module between the inside and the radial circumference over the entire depth is substantially constant.
Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Vorrichtung weist das Fluid im Behälter außerhalb des Membranmoduls im Wesentlichen atmosphärischen Druck auf. In one embodiment of the device according to the invention, the fluid in the container outside the membrane module is at substantially atmospheric pressure.
Wie oben erwähnt, wird weder der Behälter noch das Fluid außerhalb des Membranmoduls mit einem Überdruck oder Unterdruck beaufschlagt, sondern der Behälter ist atmosphärisch offen gehalten. Ein Deckel dieses Behälters muss also keinem Druck standhalten, sondern dient nur dem Schutz vor Verunreinigungen von außen oder ähnlichen Zwecken. Eine Ausführungsform des Behälters weist also einen Überdruck von 0 bar auf. Eine weitere Ausführungsform des Behälters kann aber - beispielsweise auf Gründen der Sicherheit oder um Verunreinigungen von außen weiter zu reduzieren - einen leichten Überdruck (zwischen 0 und 1 bar) aufweisen. As mentioned above, neither the container nor the fluid outside the membrane module is subjected to a positive or negative pressure, but the container is kept open at atmospheric. A lid of this container therefore need not withstand pressure, but only serves to protect against contamination from outside or similar purposes. An embodiment of the container thus has an overpressure of 0 bar. However, another embodiment of the container can - for example, for reasons of safety or to further reduce contamination from the outside - a slight overpressure (between 0 and 1 bar) have.
Um die Entgasung wirkungsvoll durchführen zu können ist es sinnvoll, an dem Ablauf des Membranmoduls für das Gas einen Unterdruck anzulegen, bevorzugt einen Unterdruck von 50 bis 800 mbar und insbesondere einen Unterdruck von 300 bis 400 mbar, jeweils bezogen auf den atmosphärischen Druck der Umgebung. In order to carry out the degassing effectively, it makes sense to apply a negative pressure to the outlet of the membrane module for the gas, preferably one Underpressure of 50 to 800 mbar and in particular a negative pressure of 300 to 400 mbar, each based on the atmospheric pressure of the environment.
Das gasbeladene Fluid wird in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Überdruck beaufschlagt, um es dem zentralen Zulauf des Membranmoduls zuzuführen. Dabei wird an das Fluid am Zulauf bevorzugt ein Überdruck von 1 bis 12 bar und insbesondere ein Überdruck von 1 bis 8 bar angelegt, jeweils bezogen auf den atmosphärischen Druck der Umgebung. Dadurch wird sowohl ein Differenzdruck gegenüber dem entgasten Fluid im Gehäuse aufgebaut als auch ein Partialdruck gegenüber dem Gas, das dem Fluid mittels Unterdruck entzogen wird. Das Membranmodul, wie es für eine erfindungsgemäße Vorrichtung eingesetzt wird, weist eine Vielzahl an Membranrohren oder Membranschläuchen auf. Insbesondere weist es hydrophobe Membranhohlfasern auf, welche aus wenigstens einem der Materialien hergestellt sind, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Polysiloxane und/oder deren Derivate, Fluorelastomere wie beispielsweise Fluorkautschuk (FKM), Polytetrafluorethylen und/oder deren Derivate, Polyolefine, und/oder deren Derivate, Polyethylen und Polypropylen, Kombinationen hiervon und dergleichen umfasst. The gas-laden fluid is acted upon in a device according to the invention with an overpressure to supply it to the central inlet of the membrane module. In this case, an overpressure of 1 to 12 bar and in particular an overpressure of 1 to 8 bar is preferably applied to the fluid at the inlet, in each case based on the atmospheric pressure of the environment. As a result, both a differential pressure compared to the degassed fluid in the housing is constructed and a partial pressure relative to the gas, which is withdrawn from the fluid by means of negative pressure. The membrane module, as used for a device according to the invention, has a multiplicity of membrane tubes or membrane tubes. In particular, it has hydrophobic membrane hollow fibers made from at least one of the materials selected from a group consisting of polysiloxanes and / or their derivatives, fluoroelastomers such as fluororubber (FKM), polytetrafluoroethylene and / or derivatives thereof, polyolefins, and / or their derivatives, polyethylene and polypropylene, combinations thereof and the like.
Die genannten Membranrohre oder Membranschläuche, insbesondere auch die hydrophoben Membranhohlfasern, sind dabei bevorzugt im Wesentlichen parallel zu einem Verteilungsrohr im Anschluss an den Zulauf für das Fluid angeordnet. Damit sind die Membranrohre senkrecht zur Hauptströmungsrichtung angeordnet. Durch diese Anordnung ist ein enger Kontakt und eine große Kontaktfläche zwischen dem Fluid und den Membranrohren gewährleistet, und damit eine effiziente Entgasung. The said membrane tubes or membrane tubes, in particular also the hydrophobic membrane hollow fibers, are preferably arranged substantially parallel to a distribution tube following the inlet for the fluid. Thus, the membrane tubes are arranged perpendicular to the main flow direction. By this arrangement, a close contact and a large contact surface between the fluid and the membrane tubes is ensured, and thus an efficient degassing.
Die Membranrohre oder Membranschläuche, insbesondere auch die hydrophoben Membranhohlfasern, sind in einem Gewebe angeordnet. In einer ersten Ausführungsform ist das zentrale Verteilungsrohr zylindrisch ausgestaltet, d.h. mit dem selben Durchmesser über die gesamte Länge des The membrane tubes or membrane tubes, in particular also the hydrophobic membrane hollow fibers, are arranged in a fabric. In a first embodiment, the central distribution tube is cylindrically shaped, i. with the same diameter over the entire length of the
Verteilungsrohrs. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform weist einen Distribution tube. A further advantageous embodiment has a
veränderlichen Durchmesser über die Länge des Verteilungsrohrs auf, so dass sich eine konische Form ergibt. Mit dieser Ausgestaltung können Druckdifferenzen zwischen dem zentralen Zulauf und dem entgegengesetzten Ende des Verteilungsrohrs ausgeglichen werden. Insbesondere kann ein Querstromverteiler dazu genutzt werden, Druckunterschiede zwischen Eingangsseite und Endabschnitt der Zuführung auszugleichen oder aber auch Druckunterschiede, welche durch die Anordnung des Membranmoduls z.B. in vertikaler Richtung verursacht sind, bereits bei der Auslegung der Vorrichtung zu berücksichtigen und entsprechend variable diameter over the length of the distribution tube, so that results in a conical shape. With this configuration, pressure differences between the central inlet and the opposite end of the Distribution tube are balanced. In particular, a cross-flow distributor can be used to compensate for differences in pressure between the inlet side and the end section of the feeder, or to take pressure differences, which are caused by the arrangement of the membrane module, for example in the vertical direction, into account during the design of the device and accordingly
anzupassen. Hierdurch kann z.B. sichergestellt werden, das der Differenzdruck zwischen Innenseite und Außenseite des Membranmoduls über die Bautiefe des Moduls konstant gehalten wird und damit eine gleichmäßige Beaufschlagung des Moduls bzw. aller Membranrohre erzielt werden kann. Die Membranrohre oder Membranschläuche, insbesondere auch die hydrophoben Membranhohlfasern, sind dabei auf einer Vielzahl von Kreisradien angeordnet, die im Wesentlichen koaxial zum Verteilungsrohr angeordnet sind. adapt. As a result, e.g. be ensured that the differential pressure between the inside and outside of the membrane module is kept constant over the depth of the module and thus a uniform application of the module or all membrane tubes can be achieved. The membrane tubes or membrane tubes, in particular also the hydrophobic membrane hollow fibers, are arranged on a plurality of circular radii, which are arranged substantially coaxially to the distribution tube.
Im Behälter und außerhalb des Membranmoduls sind Turbulenzgeneratoren, vorzugsweise in der Form eines Rührwerks, angeordnet. Durch ein derartiges Rührwerk ist das entgaste Fluid in kontinuierlicher Bewegung. Diese kontinuierliche Bewegung verhindert ein Stocken bzw. ein Verblocken des entgasten Fluids im Behälter durch Trennen der Bestandteile der Dispersion. Ein derartiges Verblocken könnte zu einem Leistungsverlust der Vorrichtung führen oder gar die Vorrichtung schädigen. Es muss aber vermieden werden, dass durch die Rührbewegung weiteres Gas in das bereits entgaste Fluid eingebracht wird. Dies kann Turbulence generators, preferably in the form of an agitator, are arranged in the container and outside the membrane module. By such a stirrer, the degassed fluid is in continuous motion. This continuous movement prevents sticking or blocking of the degassed fluid in the container by separating the components of the dispersion. Such blocking could lead to a loss of performance of the device or even damage the device. However, it must be avoided that additional gas is introduced into the already degassed fluid by the stirring. This can
beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Behälter von der Außenluft abgeschlossen ist bzw. durch die Anordnung und/oder Geschwindigkeit des Rührwerks keine Luft in das Fluid eingetragen wird. For example, take place in that the container is closed by the outside air or by the arrangement and / or speed of the agitator no air is introduced into the fluid.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Behälter geschlossen ausgeführt und weist eine Druckausgleichsvorrichtung auf. Durch diese Ausgestaltung wird verhindert, dass Verschmutzungen bzw. Luft in den Behälter eingebracht werden. Als weiterer Vorteil ergibt sich, dass das Verhärten der Oberfläche - das Bilden einer sog. "Haut" - damit deutlich reduziert wird. Dieser Effekt kann in einer weiteren Ausführungsform durch eine erhöhte Luftfeuchtigkeit noch verstärkt werden. Die mit diesen In a further embodiment, the container is designed to be closed and has a pressure compensation device. This configuration prevents contaminants or air from being introduced into the container. Another advantage is that the hardening of the surface - forming a so-called "skin" - thus significantly reduced. This effect can be further enhanced in a further embodiment by an increased humidity. The with these
Ausführungsformen verbundene Druckausgleichsvorrichtung bewirkt, dass der Druck im Behälter weiterhin den atmosphärischen Luftdruck der Umgebung im Wesentlichen nicht übersteigt und damit die vorteilhaften Effekte und die vorteilhafte drucklose Ausgestaltung der Vorrichtung beibehält. Embodiments connected pressure compensation device causes the pressure in the container continue to the atmospheric pressure of the environment in the Substantially does not exceed and thus retains the beneficial effects and favorable pressure-free design of the device.
Das Fluid ist eine Suspension, Emulsion oder Dispersion, wie sie bevorzugt zum Streichen von Papier, Karton oder Pappen verwendet wird und ferner weiter bevorzugt einen Feststoffanteil zwischen 5 und 75 Gewichts-%, bevorzugt zwischen 35 und 70 Gewichts-% und insbesondere zwischen 65 und 70 Gewichts-%, aufweist. Das bedeutet jedoch nicht, dass eine erfindungsgemäße Vorrichtung auf diese Fluide beschränkt ist. Ein Fachmann kann leicht aus den vorteilhaften Eigenschaften der vorliegenden Erfindung weitere Einsatzgebiete für diese Vorrichtung bestimmen, beispielsweise für verschiedene Arten von Druckertinten, wie sie z.B. für The fluid is a suspension, emulsion or dispersion, as is preferably used for painting paper, board or paperboard, and more preferably a solids content between 5 and 75% by weight, preferably between 35 and 70% by weight and especially between 65 and 70% by weight. However, this does not mean that a device according to the invention is limited to these fluids. One skilled in the art can readily determine from the advantageous features of the present invention other uses for this device, for example, for various types of printer inks, such as those described in U.S. Pat. For
Tintenstrahldrucker zum Einsatz kommen, für Lacke, Gießharze, in der Inkjet printers are used for paints, casting resins, in the
Kunststoffherstellung, oder dergleichen. Plastic production, or the like.
Die Vorrichtung kann nur eines oder eine Vielzahl von Membranmodulen aufweisen. Damit ist eine relativ einfache Skalierbarkeit einer erfindungsgemäßen Anlage bei erhöhtem Leistungsbedarf erzielbar. In einer weiteren Ausführungsform ist diese Vorrichtung auch kaskadierbar, um eine noch weitergehende Entgasung The device may comprise only one or a plurality of membrane modules. For a relatively simple scalability of a system according to the invention with increased power requirements can be achieved. In a further embodiment, this device is also cascadable to an even further degassing
durchzuführen. perform.
Eine weitere Ausprägung der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Entgasung eines gasbeladenen Fluids, mit den Schritten: Einbringen des gasbeladenen Fluids, insbesondere einer Streichfarbe, mittels eines Überdrucks in einen Zulauf des Fluids an einer Außenfläche von Another embodiment of the present invention is a method for degassing a gas-laden fluid, comprising the steps of: introducing the gas-laden fluid, in particular a coating color, by means of an overpressure into an inlet of the fluid on an outer surface of
Membranrohren eines Membranmoduls;  Membrane tubes of a membrane module;
Anlegen eines Unterdrucks an der Innenseite der Membranrohre des Applying a negative pressure on the inside of the membrane tubes of
Membranmoduls zur Abführung des aus dem Fluid abgeschiedenen Gases; das Fluid durchströmt das Membranmodul und dessen Membranrohre von innen nach außen;  Membrane module for removing the gas separated from the fluid; the fluid flows through the membrane module and its membrane tubes from the inside to the outside;
Aufnahme des entgasten Fluids unmittelbar außerhalb des Membranmoduls in einem im Wesentlichen druckfreien Behälter; Receiving the degassed fluid immediately outside the membrane module in a substantially pressure-free container;
Abführen des entgasten Fluids über einen weiteren Ablauf am Behälter. Diese genannten Schritte sind keineswegs als streng serielle Schritte aufzufassen. Vielmehr laufen sie während eines erfindungsgemäßen Prozesses auch teilweise parallel ab. Discharge of the degassed fluid via a further drain on the container. These steps are by no means to be considered strictly serial steps. Rather, they also partially run parallel during a process according to the invention.
Im übrigen gelten die Erläuterungen, die zu den erfindungsgemäßen Vorrichtungen gegeben wurden, auch für das erfindungsgemäße Verfahren sinngemäß. Moreover, the explanations given to the devices according to the invention also apply mutatis mutandis to the method according to the invention.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann zur Entgasung einer Vielzahl von gasbeladenen Fluiden, insbesondere einer Dispersion, Suspension oder Emulsion, verwendet werden. Besonders geeignet ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Entgasung einer Dispersion, Suspension oder Emulsion, bestehend wenigstens aus Wasser, Bindemittel und Pigment, wie sie bevorzugt zum Streichen von Papier, Karton oder Pappen verwendet wird, und ferner weiter bevorzugt einen A device according to the invention can be used for degassing a multiplicity of gas-laden fluids, in particular a dispersion, suspension or emulsion. Particularly suitable is a device according to the invention for degassing a dispersion, suspension or emulsion, consisting at least of water, binder and pigment, as it is preferably used for brushing paper, cardboard or paperboard, and more preferably a
Feststoffanteil zwischen 5 und 75 Gewichts-%, bevorzugt zwischen 35 und 70 Gewichts-% und insbesondere zwischen 65 und 70 Gewichts-%, aufweist bzw. einer Streichfarbe zur Verwendung beim Curtain Coating, Walzen-, Sumpf- oder Düsen- Coating in der Papierveredelung. Solids content between 5 and 75% by weight, preferably between 35 and 70% by weight and in particular between 65 and 70% by weight, or of a coating color for use in curtain coating, roll coating, sump coating or jet coating in paper finishing ,
Nachfolgend wird die Erfindung anhand verschiedener Ausführungsformen beschrieben, wobei darauf hingewiesen wird, dass die Erfindung nicht auf die hier dargestellte Ausführung beschränkt, sondern vielmehr auch entsprechende The invention will be described with reference to various embodiments, it being understood that the invention is not limited to the embodiment shown here, but rather also corresponding
Abwandlungen auch im Sinne der vorliegenden Erfindung sind. Dabei zeigen: Modifications are also within the meaning of the present invention. Showing:
Fig. 1 a eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Entgasung nach dem Stand der Technik in einem Längsschnitt; Fig. 1 a is a schematic representation of a device for degassing according to the prior art in a longitudinal section;
Fig. 1 b eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Entgasung nach dem Stand der Technik in einem Querschnitt; Fig. 2a eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Entgasung in einem Längsschnitt; 1 b a schematic representation of a device for degassing according to the prior art in a cross section; 2a is a schematic representation of a device according to the invention for degassing in a longitudinal section;
Fig. 2b eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Entgasung in einem Querschnitt; Fig. 3 eine schematische Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen 2b shows a schematic representation of a device according to the invention for degassing in a cross section; Fig. 3 is a schematic representation of another invention
Vorrichtung zur Entgasung in einem Längsschnitt.  Device for degassing in a longitudinal section.
Fig. 1 a zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Entgasung 1 nach dem Stand der Technik in einem Längsschnitt. Dabei befindet sich ein Membranmodul 20 in einem druckfesten Gehäuse 10. Das Membranmodul 20 wird über eine Zuführung 30 entsprechen dem Pfeil mit dem gasbeladenen Fluid versorgt. Dieses gasbeladene Fluid befindet sich an der Zuführung 30 unter einem Überdruck vorzugsweise von mehreren bar, bezogen auf den Umgebungsdruck außerhalb des Gehäuses 10. Dieser Überdruck presst das gasbeladene Fluid - wie durch Pfeile 33 angezeigt - in das Membranmodul 20. Dieses Membranmodul 20 ist aus Membranrohren oder Membranschläuchen 21 aufgebaut, die im Wesentlichen achsparallel und auf konzentrischen Radien zum Verteilungsrohr 31 angeordnet sind. An einem Ablauf für das Gas 37 ist eine Vakuumpumpe angebracht, die den Unterdruck für die Fig. 1 a shows schematically a device for degassing 1 according to the prior art in a longitudinal section. In this case, there is a membrane module 20 in a pressure-resistant housing 10. The membrane module 20 is supplied via a feed 30 corresponding to the arrow with the gas-laden fluid. This gas-laden fluid is at the supply 30 under an overpressure preferably of several bar, based on the ambient pressure outside the housing 10. This overpressure presses the gas-laden fluid - as indicated by arrows 33 - in the membrane module 20. This membrane module 20 is made of membrane tubes or membrane tubes 21 which are arranged substantially parallel to the axis and on concentric radii to the distribution tube 31. At a drain for the gas 37, a vacuum pump is mounted, the negative pressure for the
Entgasung in den Membranrohren oder Membranschläuchen 21 erzeugt. Das entgaste Fluid wird an einem Ablauf 35 entnommen. Dadurch bildet sich im Gehäuse 10 ein Druckgefälle und es entsteht eine Strömung vom Verteilungsrohr 31 zum Ablauf 35. Dabei ist der durchströmte Teil des Membranmoduls 25 relativ schmal. Bereiche des Membranmoduls 20, die außerhalb dieses Strömungsverlaufs 25 liegen, werden schlecht oder überhaupt nicht durchströmt. Daher wird mit diesem Aufbau nicht die gesamte Kapazität des Membranmoduls 20 genutzt. Weiterhin bilden sich wegen der geringeren Durchströmung am Rande dieses Degassing in the membrane tubes or membrane tubes 21 generates. The degassed fluid is removed at a drain 35. As a result, a pressure gradient forms in the housing 10 and a flow from the distribution pipe 31 to the outlet 35 arises. In this case, the part of the membrane module 25 that flows through is relatively narrow. Regions of the membrane module 20 that are outside of this flow path 25 are poorly or not at all traversed. Therefore, not the entire capacity of the membrane module 20 is used with this structure. Furthermore, this is due to the lower flow on the edge of this
Strömungsverlaufs 25 Bereiche, in denen sich die Feststoffe der Dispersion ablagern. Dadurch werden diese Bereiche des Membranmoduls 20 durch diese Feststoffe verblockt, wobei der Druck im Gehäuse 10 diese Verblockung zusätzlich fördert. Dieser Vorgang der Verblockung kann je nach Art der Dispersion von wenigen Minuten bis zu einigen Stunden betragen. Wenn das Membranmodul 20 verblockt ist, kann es nicht mehr für die Entgasung weiterverwendet werden und der Entgasungsprozess muss unterbrochen werden. Eine derartige Vorrichtung ist also für Dauerbetrieb nicht geeignet. Wird das Membranmodul 20 bei einer Verblockung nicht sofort gereinigt, dann kann es dadurch sogar dauerhaft geschädigt werden. Flow path 25 areas in which the solids of the dispersion are deposited. As a result, these regions of the membrane module 20 are blocked by these solids, wherein the pressure in the housing 10 additionally promotes this blocking. This process of blocking can be from a few minutes to several hours, depending on the nature of the dispersion. If the membrane module 20 is blocked, it can no longer be used for degassing and the degassing process must be interrupted. Such a device is therefore not suitable for continuous operation. If the membrane module 20 is not cleaned immediately when blocked, then it can even be permanently damaged.
Fig. 1 b zeigt schematisch die Vorrichtung zur Entgasung 1 von Fig. 1 a in einem Querschnitt, wobei die Bezugszeichen die selbe Bedeutung wie in Fig. 1 a haben. Dabei ist deutlich der relativ schmale durchströmte Teil des Membranmoduls 25 zu sehen, der sich vom Verteilungsrohr 31 zum Ablauf 35 erstreckt. Die anderen Fig. 1 b shows schematically the device for degassing 1 of Fig. 1 a in a cross section, wherein the reference numerals have the same meaning as in Fig. 1 a. In this case, the relatively narrow flow-through part of the membrane module 25 can be clearly seen, which extends from the distribution pipe 31 to the outlet 35. The others
Bereiche des Membranmoduls 20 sind deutlich weniger oder überhaupt nicht durchströmt, so dass sich dort die genannten Ablagerungen der Dispersion bilden. Fig. 2a zeigt schematisch eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Entgasung 1 in einem Längsschnitt. In dieser Ausführungsform ist das Areas of the membrane module 20 are significantly less or not at all flowed through, so that there form the aforementioned deposits of the dispersion. Fig. 2a shows schematically a representation of a device according to the invention for degassing 1 in a longitudinal section. In this embodiment, this is
Membranmodul 20 in einem Behälter 12 liegend angeordnet. Dieser Behälter ist atmosphärisch offen, d.h. er weist bevorzugt einen Überdruck von 0 bis 1 bar, besonders bevorzugt einen Überdruck von 0 bis 0,5 bar und insbesondere einen Überdruck von 0 bis 0,1 bar, jeweils bezogen auf den atmosphärischen Druck der Umgebung, auf. Insbesondere herrscht im gesamten Behälter 12 im Wesentlichen der selbe Druck. Membrane module 20 disposed in a container 12 lying. This container is atmospherically open, i. it preferably has an overpressure of 0 to 1 bar, more preferably an overpressure of 0 to 0.5 bar and in particular an overpressure of 0 to 0.1 bar, each based on the atmospheric pressure of the environment on. In particular, substantially the same pressure prevails in the entire container 12.
In einer weiteren Ausführungsform kann der Behälter 12 auch einen Deckel (nicht gezeigt) aufweisen, der den Behälter 12 nach oben abschließt. Dieser Deckel hat vor allem eine Schutzfunktion, z.B. gegenüber Verunreinigungen von außen, er soll aber nicht den Druck des Behälters 12 wesentlich erhöhen. Ist durch die konstruktive Anordnung eine solche Druckerhöhung unvermeidlich, so kann eine In another embodiment, the container 12 may also include a lid (not shown) that closes the container 12 upwardly. This cover has above all a protective function, e.g. against contamination from the outside, but he should not substantially increase the pressure of the container 12. If such a pressure increase is unavoidable due to the structural arrangement, then a
Druckausgleichsvorrichtung montiert werden, die den Druck im Behälter 12 begrenzt. Pressure equalization device are mounted, which limits the pressure in the container 12.
Im gezeigten Beispiel ist das Membranmodul 20 vollständig in dem entgasten Fluid 40, das sich in dem genannten Behälter 12 befindet, aufgenommen und es liegt in einem Abstand 15 unter dem Pegel des entgasten Fluids 40. Über eine Zuführung 30 wird das Membranmodul 20 mit dem gasbeladenen Fluid versorgt. Das gasbeladene Fluid steht unter einem Überdruck, der je nach Ausführungsform etwa zwischen 1 und 12 bar, insbesondere zwischen 1 bis 8 bar, bezogen auf die Umgebung außerhalb des Behälters 12, betragen kann. Dadurch bildet sich ein Überdruck im Verteilungsrohr 31 . Um den Druck im Verteilungsrohr 31 möglichst gleichmäßig zu halten, kann dieses nicht nur zylindrisch, sondern auch konisch oder in einer anderen für die Gleichmäßigkeit des Drucks günstigen Form gehalten sein; insbesondere kann das Verteilungsrohr 31 auch als Querstromverteiler gestaltet sein. Um das Verteilungsrohr 31 sind deutlich eine Vielzahl an Membranrohren oderIn the example shown, the membrane module 20 is completely contained in the degassed fluid 40, which is located in said container 12, and is at a distance 15 below the level of the degassed fluid 40. Via a feed 30, the membrane module 20 with the gas-loaded Fluid supplied. The gas-laden fluid is under an overpressure which, depending on the embodiment, may be approximately between 1 and 12 bar, in particular between 1 and 8 bar, relative to the environment outside of the container 12. As a result, an overpressure forms in the distribution pipe 31. In order to keep the pressure in the distribution pipe 31 as evenly as possible, this can be kept not only cylindrical but also conical or in another form favorable for the uniformity of the pressure; In particular, the distribution pipe 31 can also be designed as a cross-flow distributor. To the distribution pipe 31 are clearly a variety of membrane pipes or
Membranschläuchen 21 zu sehen. Diese sind als hydrophobe Membranhohlfasern ausgebildet, die bevorzugt im Wesentlichen parallel zu dem Verteilungsrohr 31 im Anschluss an den Zulauf für das Fluid 30 angeordnet sind. Diese Membrane hoses 21 to see. These are as hydrophobic membrane hollow fibers are formed, which are preferably arranged substantially parallel to the distribution pipe 31 adjacent to the inlet for the fluid 30. These
Membranhohlfasern sind undurchlässig gegenüber Flüssigkeiten, aber durchlässig gegenüber Gasen. Daher ist das Innere der Membranhohlfasern mit einem Ablauf für das Gas 37 verbunden, an den eine Vakuumpumpe angeschlossen wird. Mit dieser Vakuumpumpe wird bevorzugt ein Unterdruck von 50 bis 800 mbar und Membrane hollow fibers are impermeable to liquids but permeable to gases. Therefore, the interior of the hollow membrane fibers is connected to a drain for the gas 37, to which a vacuum pump is connected. With this vacuum pump is preferably a negative pressure of 50 to 800 mbar and
insbesondere ein Unterdruck von 300 bis 400 mbar, jeweils bezogen auf den atmosphärischen Druck der Umgebung, angelegt. In particular, a negative pressure of 300 to 400 mbar, each based on the atmospheric pressure of the environment applied.
Die genannten Membranhohlfasern können in einem Gewebe angeordnet sein, mit dem das Verteilungsrohr 31 umgeben ist. Aus diesen Membranhohlfasern ist das Membranmodul 20 aufgebaut. Die Membranhohlfasern werden von dem The membrane hollow fibers mentioned can be arranged in a fabric with which the distribution pipe 31 is surrounded. From these hollow membrane fibers, the membrane module 20 is constructed. The hollow membrane fibers are of the
gasbeladenen Fluid, vom Verteilungsrohr 31 zum radialen Umfang des gas-laden fluid, from the distribution pipe 31 to the radial periphery of
Membranmoduls 20. Da der gesamte Umfang des Membranmoduls 20 im Membrane module 20. Since the entire circumference of the membrane module 20 in
Wesentlichen unter dem selben Druck steht, bildet sich über dessen gesamten radialen Umfang die selbe Druckdifferenz zu dem Verteilungsrohr 31 aus; deshalb wird das gesamte Membranmodul 20 im Wesentlichen gleichmäßig von dem Fluid durchströmt, d.h. die durchströmten Bereiche des Membranmoduls 25 umfassen im Wesentlichen das gesamte Membranmodul 20. Dadurch ergibt sich als Substantially under the same pressure, is formed over the entire radial circumference of the same pressure difference to the distribution pipe 31 from; therefore, the entire membrane module 20 is substantially uniformly flowed through by the fluid, i. the flow-through areas of the membrane module 25 comprise substantially the entire membrane module 20. This results in as
erfindungsgemäßer Vorteil, dass wesentlich größere Bereiche des Membranmoduls 20 zur Entgasung genutzt werden können; das führt zu einer wesentlichen Erhöhung der Durchflussleistung des Membranmoduls 20. Weiterhin wird mit einer inventive advantage that much larger areas of the membrane module 20 can be used for degassing; This leads to a substantial increase in the flow rate of the membrane module 20. Furthermore, with a
erfindungsgemäßen Vorrichtung weitgehend vermieden, dass sich die Feststoffe der Dispersion im Membranmodul 20 absetzen und dadurch das Membranmodul verblocken, aus diesem Grund kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung auch im Dauerbetrieb eingesetzt werden. Es müssen nur Verschmutzungen des zugeführten Fluids, welche das Membranmodul verblocken könnten, vermieden werden. Device according to the invention largely avoided that settle the solids of the dispersion in the membrane module 20 and thereby block the membrane module, for this reason, a device according to the invention can also be used in continuous operation. Only contaminants of the supplied fluid, which could block the membrane module, must be avoided.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung weist Turbulenzgeneratoren, Another embodiment of the invention has turbulence generators,
vorzugsweise in der Form eines Rührwerks 50, auf, die das entgaste Fluid in langsamer Bewegung halten. Damit wird vermieden, dass sich im Behälter 12 außerhalb des Membranmoduls 20 Verblockungen bilden, die den Betrieb derpreferably in the form of agitator 50, which hold the degassed fluid in slow motion. This avoids that form in the container 12 outside of the membrane module 20 blockages, the operation of the
Vorrichtung 1 stören könnten. Es sind natürlich auch andere Turbulenzgeneratoren für diese Verwendung einsetzbar, etwa strömungserzeugende Düsen oder dergleichen. Device 1 could interfere. There are, of course, other turbulence generators can be used for this use, such as flow-generating nozzles or the like.
In Fig. 2a ist nur ein Membranmodul 20 gezeigt. Das soll aber keine Einschränkung der vorliegenden Erfindung darstellen. Gerade dadurch, dass Behälter 12 drucklos ausgelegt sein kann, ist eine Skalierbarkeit der Vorrichtung, je nach geforderter Durchflussmenge, relativ einfach zu bewerkstelligen: Eine erfindungsgemäße In Fig. 2a, only one membrane module 20 is shown. However, this is not intended to be a limitation of the present invention. Precisely because container 12 can be designed without pressure, scalability of the device, depending on the required flow rate, is relatively easy to accomplish
Vorrichtung kann entweder eine Vielzahl von Membranmodulen 20 in einem Behälter 12 aufweisen, es können aber auch mehrere Vorrichtungen 1 parallel betrieben werden, oder eine Kombination aus diesen beiden Ausführungsformen. Fig. 2b zeigt schematisch die Vorrichtung zur Entgasung 1 von Fig. 2a in einemDevice may either have a plurality of membrane modules 20 in a container 12, but it can also be several devices 1 operated in parallel, or a combination of these two embodiments. Fig. 2b shows schematically the degassing device 1 of Fig. 2a in one
Quer-schnitt; die Bezugszeichen haben die selbe Bedeutung wie in Fig. 2a. Dabei ist deutlich zu sehen, wie sich das Membranmodul 20 in einem Abstand 15 unter der Oberfläche des entgasten Fluids befindet. Weiterhin ist ersichtlich, wie das Fluid gelichmäßig in alle Richtungen vom Verteilungsrohr 31 zum radialen Umfang des Membranmoduls 20 strömt, so dass die durchströmten Bereiche des Cross-section; the reference numerals have the same meaning as in Fig. 2a. It can clearly be seen how the membrane module 20 is located at a distance 15 below the surface of the degassed fluid. Furthermore, it can be seen how the fluid flows in all directions from the distribution pipe 31 to the radial extent of the membrane module 20, so that the flow-through areas of the
Membranmoduls 25 im Wesentlichen das gesamte Membranmodul 20 umfassen. Dabei sind die umströmten Membranrohre oder Membranschläuche 21 in einer Aufsicht zu sehen. Am Boden des Behälters 12 ist der Ablauf 35 für das entgaste Fluid zu sehen. Die Zuführung 30 des gasbeladenen Fluids und der Ablauf 37 für das entzogene Gas sind schematisch dargestellt.  Membrane module 25 include substantially the entire membrane module 20. The flow around membrane tubes or membrane tubes 21 can be seen in a plan view. At the bottom of the container 12, the outlet 35 for the degassed fluid can be seen. The feed 30 of the gas-laden fluid and the withdrawn gas outlet 37 are shown schematically.
Fig. 3 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der das Membranmodul 20 vertikal in dem drucklosen Behälter 12 angeordnet ist; die Fig. 3 shows schematically a further embodiment of the invention, in which the membrane module 20 is arranged vertically in the non-pressurized container 12; the
Bezugszeichen haben die selbe Bedeutung wie in Fig. 2a und Fig. 2b. Auch hier ist wieder zu sehen, dass sich das Membranmodul 20 in einem Abstand 15 unter der Oberfläche des entgasten Fluids befindet. Die Zuführung 30 des gasbeladenen Fluids und der Ablauf 37 für das entzogene Gas sind bei dieser Ausführungsform oben angeordnet; alternativ kann dies auch von unten erfolgen. Die restlichen erfindungsgemäßen Ausführungsformen und Erweiterungen, wie sie für Fig. 2a erläutert wurden, gelten hier analog. In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform kann die Bautiefe 22 so groß sein, dass der hydrostatische Druck des Fluids dazu führt, dass das Fluid im Behälter 12 außerhalb des Membranmoduls 20 nicht mehr einen einheitlichen Druck aufweist. Das würde ohne eine Kompensation zu unterschiedlichen Druckdifferenzen über die Bautiefe 22 des Membranmoduls 20 führen. Aus diesem Grund kann bei einer derartigen Anordnung des Membranmoduls 20 dessen Innenseite - also das Verteilungsrohr 31 - durch Beeinflussung der Strömung, beispielsweise durch angepasste Strömungsbarrieren, so ausgestaltet sein, dass der Druckabfall des Membranmoduls 20 zwischen dessen Innenseite 31 und dem radialen Umfang über die gesamte Bautiefe 22 im Wesentlichen konstant ist. Reference numerals have the same meaning as in Fig. 2a and Fig. 2b. Again, it can be seen again that the membrane module 20 is at a distance 15 below the surface of the degassed fluid. The gas-laden fluid supply 30 and the extracted gas outlet 37 are arranged at the top in this embodiment; Alternatively, this can also be done from below. The remaining embodiments according to the invention and extensions, as explained for FIG. 2a, apply here analogously. In one embodiment according to the invention, the construction depth 22 may be so great that the hydrostatic pressure of the fluid causes the fluid in the container 12 outside the membrane module 20 no longer has a uniform pressure. This would lead to different pressure differences over the overall depth 22 of the membrane module 20 without compensation. For this reason, in such an arrangement of the membrane module 20 whose inside - ie the distribution pipe 31 - by influencing the flow, for example by adapted flow barriers, be designed so that the pressure drop of the membrane module 20 between the inside 31 and the radial circumference over the entire Overall depth 22 is substantially constant.
Liste der Bezugszeichen: List of reference numbers:
1 Vorrichtung zur Entgasung 1 device for degassing
10 Gehäuse  10 housing
12 Behälter  12 containers
15 Pegel über Membranmodul  15 levels via membrane module
20 Membranmodul  20 membrane module
21 Membranrohre oder Membranschläuche  21 membrane pipes or membrane hoses
22 Bautiefe des Membranmoduls  22 Dimensional depth of the membrane module
25 durchströmter Teil des Membranmoduls  25 flowed through part of the membrane module
30 Zuführung gasbeladenes Fluid  30 supply gas-laden fluid
31 Verteilungsrohr  31 distribution pipe
33 Pfeile  33 arrows
35 Ablauf entgastes Fluid  35 drain degassed fluid
37 Ablauf Gas  37 drain gas
40 entgastes Fluid  40 degassed fluid
50 Rührwerk  50 agitator

Claims

Patentansprüche  claims
Vorrichtung zur Entgasung eines gasbeladenen Fluids, mit einem Behälter (12) in dem wenigstens ein Membranmodul (20), mit einer Innenseite und einem radialen Umfang, zur Trennung eines Gases vom Fluid aufgenommen ist, wobei das Fluid dem Membranmodul (20) über dessen Bautiefe mittels eines Zulaufs (30) zentral zugeführt, über einen Ablauf (35) am Behälter abgeführt und das Gas aus dem Membranmodul (20) über einen weiteren Ablauf (37) am Membranmodul (20) abgeführt wird und das Fluid das Membranmodul (20) von der Innenseite zum radialen Umfang durchströmt, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid im Behälter (12) außerhalb des Membranmoduls (20) im Device for degassing a gas-laden fluid, comprising a container (12) in which at least one membrane module (20), with an inner side and a radial circumference, is received for separating a gas from the fluid, wherein the fluid is present to the membrane module (20) over its overall depth centrally fed by means of an inlet (30), discharged via a drain (35) on the container and the gas from the membrane module (20) via another outlet (37) on the membrane module (20) is discharged and the fluid, the membrane module (20) of flows through the inside to the radial extent, characterized in that the fluid in the container (12) outside of the membrane module (20) in
Wesentlichen einen einheitlichen Druck aufweist oder die Druckunterschiede außerhalb des Membranmoduls (20) durch einen Druckausgleich in einem Verteilungsrohr (31 ) kompensiert werden, so dass der Druckabfall des Substantially has a uniform pressure or the pressure differences outside the membrane module (20) are compensated by a pressure equalization in a distribution pipe (31), so that the pressure drop of the
Membranmoduls (20) zwischen dessen Innenseite und dem radialen Umfang über die gesamte Bautiefe im Wesentlichen konstant ist. Membrane module (20) between the inside and the radial extent over the entire depth is substantially constant.
Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid im Behälter (12) außerhalb des Membranmoduls (20) im Apparatus according to claim 1, characterized in that the fluid in the container (12) outside of the membrane module (20) in
Wesentlichen atmosphärischen Druck aufweist. Has substantially atmospheric pressure.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Ablauf (37) für das Gas ein Unterdruck, bevorzugt ein Unterdruck von 50 bis 800 mbar und insbesondere ein Unterdruck von 300 bis 400 mbar, jeweils bezogen auf den atmosphärischen Druck der Umgebung, angelegt wird Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that at the outlet (37) for the gas, a negative pressure, preferably a negative pressure of 50 to 800 mbar and in particular a negative pressure of 300 to 400 mbar, each based on the atmospheric pressure of the environment, is created
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Zulauf (30) des Fluids ein Uberdruck, bevorzugt ein Uberdruck von 1 bis 12 bar und insbesondere ein Überdruck von 1 bis 8 bar, jeweils bezogen auf den atmosphärischen Druck der Umgebung, angelegt wird. Device according to one of the preceding claims, characterized in that at the inlet (30) of the fluid, an excess pressure, preferably an excess pressure of 1 to 12 bar and in particular an overpressure of 1 to 8 bar, in each case based on the atmospheric pressure of the environment, is applied.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Membranmodul (20) eine Vielzahl an Membranrohren oder Device according to one of the preceding claims, characterized in that the membrane module (20) a plurality of membrane tubes or
Membranschläuchen (21 ), insbesondere hydrophobe Membranhohlfasern aufweist, welche aus wenigstens einem Materialien hergestellt sind, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Polysiloxane und/oder deren Derivate, Fluorelastomere wie beispielsweise Fluorkautschuk / FKM, Membrane hoses (21), in particular hydrophobic membrane hollow fibers, which are produced from at least one material selected from a group which comprises polysiloxanes and / or their derivatives, fluoroelastomers, such as, for example, fluororubber / FKM,
Polytetrafluorethylen und/oder deren Derivate, Polyolefine, und/oder deren Derivate, Polyethylen und Polypropylen, Kombinationen hiervon und Polytetrafluoroethylene and / or derivatives thereof, polyolefins, and / or derivatives thereof, polyethylene and polypropylene, combinations thereof and
dergleichen umfasst. the like.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranrohre oder Membranschläuche (21 ), insbesondere auch die hydrophoben Membranhohlfasern, bevorzugt im Wesentlichen parallel zu einem Verteilungsrohr (31 ) im Anschluss an den Zulauf für das Fluid (30) angeordnet sind. Apparatus according to claim 5, characterized in that the membrane tubes or membrane tubes (21), in particular also the hydrophobic membrane hollow fibers, are preferably arranged substantially parallel to a distribution tube (31) following the inlet for the fluid (30).
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranrohre oder Membranschläuche (21 ), insbesondere auch die hydrophoben Membranhohlfasern, in einem Gewebe angeordnet sind. Apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that the membrane tubes or membrane tubes (21), in particular also the hydrophobic membrane hollow fibers, are arranged in a fabric.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zentrale Verteilungsrohr (31 ) zylindrisch oder konisch, insbesondere als Querstromverteiler, gestaltet ist. Device according to one of claims 6 or 7, characterized in that the central distribution pipe (31) is cylindrical or conical, in particular as a cross-flow distributor, designed.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranrohre oder Membranschläuche (21 ), insbesondere auch die hydrophoben Membranhohlfasern, auf einer Vielzahl von Kreisradien angeordnet sind, die im Wesentlichen koaxial zum Verteilungsrohr (31 ) angeordnet sind. 10. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Behälter (12) und außerhalb des Membranmoduls (20) 9. Device according to one of claims 6 to 8, characterized in that the membrane tubes or membrane tubes (21), in particular also the hydrophobic membrane hollow fibers, are arranged on a plurality of circular radii, which are arranged substantially coaxially to the distribution tube (31). 10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that in the container (12) and outside of the membrane module (20)
Turbulenzgeneratoren, vorzugsweise in der Form eines Rührwerks (50), angeordnet sind.  Turbulence generators, preferably in the form of a stirrer (50), are arranged.
1 1 . Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (12) geschlossen ausgeführt ist und eine 1 1. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the container (12) is executed closed and a
Druckausgleichsvorrichtung aufweist.  Pressure equalization device comprises.
12. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid eine Suspension, Emulsion oder Dispersion ist, wie sie bevorzugt zum Streichen von Papier, Karton oder Pappen verwendet wird und ferner weiter bevorzugt einen Feststoffanteil zwischen 5 und 75 Gewichts-%, bevorzugt zwischen 35 und 70 Gewichts-% und insbesondere zwischen 65 und 70 Gewichts-%, aufweist. 12. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the fluid is a suspension, emulsion or dispersion, as it is preferably used for brushing paper, cardboard or board and further more preferably a solids content between 5 and 75% by weight, preferably between 35 and 70% by weight and in particular between 65 and 70% by weight.
13. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Vielzahl von Membranmodulen (20) aufweist. 13. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device comprises a plurality of membrane modules (20).
14. Verfahren zur Entgasung eines gasbeladenen Fluids, mit den Schritten: 14. A process for degassing a gas-laden fluid, comprising the steps of:
- Einbringen des gasbeladenen Fluids, insbesondere einer Streichfarbe, mittels eines Überdrucks in einen Zulauf (30) des Fluids an einer Außenfläche von Membranrohren (21 ) eines Membranmoduls (20);  - introducing the gas-laden fluid, in particular a coating color, by means of an overpressure into an inlet (30) of the fluid on an outer surface of membrane tubes (21) of a membrane module (20);
- Anlegen eines Unterdrucks an der Innenseite der Membranrohre (21 ) des Membranmoduls (20) zur Abführung (37) des aus dem Fluid abgeschiedenen Gases;  - Applying a negative pressure on the inside of the membrane tubes (21) of the membrane module (20) for discharging (37) of the gas separated from the fluid;
- das Fluid durchströmt das Membranmodul (20) und dessen Membranrohre (21 ) von innen nach außen;  - The fluid flows through the membrane module (20) and the membrane tubes (21) from the inside to the outside;
- Aufnahme des entgasten Fluids unmittelbar außerhalb des Membranmoduls (20) in einem im Wesentlichen druckfreien Behälter (12);  - Recording the degassed fluid immediately outside the membrane module (20) in a substantially pressure-free container (12);
- Abführen des entgasten Fluids über einen weiteren Ablauf (35) am Behälter - Discharge of the degassed fluid via a further outlet (35) on the container
(12). (12).
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Membranmodul (20) im Wesentlichen einen gleichmäßigen Druck über den radialen Umfang des Membranmoduls (20), bevorzugt einen Überdruck von 0 bis 1 bar, besonders bevorzugt einen Überdruck von 0 bis 0,5 bar und insbesondere einen Überdruck von 0 bis 0,1 bar, jeweils bezogen auf den atmosphärischen Druck der Umgebung, aufweist. 15. The method according to claim 14, characterized in that the membrane module (20) is substantially a uniform pressure over the radial circumference of the membrane module (20), preferably an overpressure of 0 to 1 bar, more preferably an overpressure of 0 to 0.5 bar and in particular an overpressure of 0 to 0.1 bar, each based on the atmospheric pressure of the environment having.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 oder 15 zur Entgasung eines Fluids unter Verwendung einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13. 16. The method according to any one of claims 14 or 15 for degassing a fluid using a device according to one of claims 1 to 13.
17. Verwendung der Vorrichtung 1 nach Anspruch 1 bis 12 zur Entgasung eines gasbeladenen Fluids, insbesondere einer Suspension, Emulsion oder 17. Use of the device 1 according to claim 1 to 12 for degassing a gas-laden fluid, in particular a suspension, emulsion or
Dispersion, bestehend wenigstens aus Wasser, Bindemittel und Pigment, wie es bevorzugt zum Streichen von Papier, Karton oder Pappen verwendet wird und ferner weiter bevorzugt einen Feststoffanteil zwischen 5 und 75 Gewichts- %, bevorzugt zwischen 35 und 70 Gewichts-% und insbesondere zwischen 65 und 70 Gewichts-%, aufweist bzw. einer Streichfarbe zur Verwendung beim Curtain Coating, Walzen-, Sumpf- oder Düsen-Coating in der Papierveredelung. Dispersion consisting at least of water, binder and pigment, as it is preferably used for brushing paper, cardboard or board and further preferably a solids content between 5 and 75 wt. %, preferably between 35 and 70% by weight and in particular between 65 and 70% by weight, or of a coating color for use in curtain coating, roll coating, sump coating or jet coating in paper finishing.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220355256A1 (en) * 2021-05-06 2022-11-10 Prosper Technologies, Llc Oxygen infusion module for wastewater treatment

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0315048A2 (en) * 1987-11-05 1989-05-10 L & H TECHNOLOGIES, INC. Microporous filter
EP0569319A2 (en) * 1992-05-05 1993-11-10 HATTLER, Brack G. System to optimize the transfer of gas through membranes
EP1034834A2 (en) * 1999-03-08 2000-09-13 Celgard Inc. Shell-less hallow fiber membrane fluid contactor
US20010042716A1 (en) * 1994-06-22 2001-11-22 Fls Miljo A/S Mass transfer method and apparatus
US20110036240A1 (en) * 2009-08-17 2011-02-17 Taylor Gareth P High pressure liquid degassing membrane contactors and methods of manufacturing and use

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007000722A1 (en) * 2007-09-12 2009-03-19 Voith Patent Gmbh Degassing of liquid to pasty media e.g. coating paint for coating moving paper, cardboard or other fibrous web, comprises supplying the medium into container placed under vacuum, and degassing and filtering impurities in the medium
US20120024784A1 (en) * 2010-07-30 2012-02-02 Christopher Clark Fluid Gasification/Degasification Apparatuses, Systems, and Processes

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0315048A2 (en) * 1987-11-05 1989-05-10 L & H TECHNOLOGIES, INC. Microporous filter
EP0569319A2 (en) * 1992-05-05 1993-11-10 HATTLER, Brack G. System to optimize the transfer of gas through membranes
US20010042716A1 (en) * 1994-06-22 2001-11-22 Fls Miljo A/S Mass transfer method and apparatus
EP1034834A2 (en) * 1999-03-08 2000-09-13 Celgard Inc. Shell-less hallow fiber membrane fluid contactor
US20110036240A1 (en) * 2009-08-17 2011-02-17 Taylor Gareth P High pressure liquid degassing membrane contactors and methods of manufacturing and use

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220355256A1 (en) * 2021-05-06 2022-11-10 Prosper Technologies, Llc Oxygen infusion module for wastewater treatment
US12006239B2 (en) * 2021-05-06 2024-06-11 Prosper Technologies, Llc Oxygen infusion module for wastewater treatment

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