DE2101449A1

DE2101449A1 - Membransatz fur Umkehrosmosegerate

Info

Publication number: DE2101449A1
Application number: DE19712101449
Authority: DE
Original assignee: UK Atomic Energy Authority
Current assignee: UK Atomic Energy Authority
Priority date: 1970-01-14
Filing date: 1971-01-13
Publication date: 1971-07-22
Also published as: US3819056A; GB1325494A; FR2075524A5; NL7100532A; CA955178A; GB1465971A

Description

PATENTANWALT Ttiitai, (0271) 3240» DIPL-ING. ERICH SCHUBERT 2 1 0 1 A 4 9 τ·«·,«™***.,η***,si«·. Pottscheckkonten:

Kiln 106931, Euen 20362

Bankkonten ι Abt.: Palentanwalt Dipl..ln_e. SCHUBERT, 5» Siegen, Eiserner Straße 227 Deutsche Bank AG., Postfach 325 Filialen Siegen u. Oberhäuten (RhId.)

71 011 Kü/Bk. 12. Januar 1971

United Kingdom Atomic Energy Authority 11, Charles II Street

London, S.W.1, E η g 1 a nd

Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der britischen %

Patentanmeldung Nr. 19Ο4-/7Ο vom 14. Januar 1970 beansprucht.

Membransatζ für Umkehrosmosegeräte

"Background" der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf Membransätze bzw. Scheidewand-Baugruppen für Umkehrosmosegeräte oder -anlagen.

Es ist bekannt, daß Umkehrosmosegeräte im wesentlichen eine semi- bzw. halbdurchlässige Membran oder Schei dsvrpnd aufweisen, die gegen ein entsprechendes durchlässiges Substrat abgestützt oder gehalten wird und auf der dlecsm Substrat abgelegenen Seite von der zu reinigenden Flüssigkeit berührt wird. Die Flüssigkeit ist eino lösung, welche aufgelöste oder gelöste Ionen enthält, die in exnon Lösungsmittel dispergiert sind, welches in der Praxis normalerweise Wasser ist„

Die Funktion einer semi- oder halbdurchlässi^en Membran besteht darin, den Durchgarr vm Lösungsmittel zu^uInπηen, aber nicht des aufgelösten Stoffes, und bei normaler Osmose gelangt dap Lösungsmittel durch dio hajbdurchT "ssige Membran

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von der einen Seite zur anderen, bis die Konzentrationen des gelösten Stoffes auf beiden Seiten gleich sind, wobei es einen Druck, der gleich dem osmotischen Druck ist, ausübt. Bei einer Umkehrosmose wird dieser osmotische Druck durch einen Gegendruck ausgeglichen und sogar überschritten, da?art., daß das Lösungsmittel durch die halbdurchlässige Membran hindurch aus der Lösung auf die andere Seite der Membran, d„h. in Richtung auf das Substrat ,gezHwungen wird. In der Praxis haben die meisten der halbdurchlässigen Membranen bzw. Scheidewände, die sich für die Verwendung bei Umkehrosmose eign'e-'ß¹ , in einer Richtung wirkende Eigenschaften.

Zusätzlich zu dem oben beschriebenen Gerät ist es normalerweise notwendig, gewisse Mittel zum Sammeln des Produktes und dazu, die Lösung dem hohen Druck zu unterwerfen, der notwendig ist, vorzusehen.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird eine Scheidewand-Baugruppe bzw. ein Membransatz für Umkehrosmosegeräte geschaffen, wobei die Baugruppe sich zusammensetzt aus einem Stab mit mindestens eir>~r sich darin in Längsrichtung erstreckenden Hut, aus einem durchlässigen Substrat in Form einer Hülse, welche den Stab umgi^⁴- und aus einer Umkehrosmose-Membran, die auf das durchlässige Substrat aufgebracht ist, wobei eine öffnung für eine direkte Verbindung mit der Nut vorgesehen ist.

Vorzugsweise erstreckt sich die Nut-mindestens bis zum einen Ende des Stabes, um dadurch die genannte Öffnung am Ende des Stabes zu bilden.

In sehr zweckmäßiger Weise sind lan demjenigen Ende des Stabes, welches dem Ende abgelegen ist, an dem die Hut das Ende des Stabes erreicht, der Stab, das Substrat und die Membran bzw. Scheidewand dicht miteinander verbunden. Auf diese Weise wird das Produkt oder der Durchsatz (Perm:st), welches durch die Membran hindurchgelangt, von den durclil^sigen Substrat gesammelt und in die Nut geleitet, um entlang der Nut

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zu fließen und am einen Ende des Stabes auszutreten.

Wenn auch Metallstäbe verwendet werden'könnten, wird es doch vorgezogen, Stäbe aus einem Kunststoff ,und vorzugsweise aus Polypropylen oder einer unplastizierten Güteklasse von Polyvinylchlorid zu verwenden. Eine zweckmäßige Länge des Stabes ist 8 Fuß (2,44 m) und ein angemessener Durchmesser beträgt 1/8 Zoll (0,318 cm). Ein solcher Stab kann durch kontinuierliches Strangpressen hergestellt werden, wobei herkömmliche Strangpreßmaterip.lien und -maschinen verwendet werden, und die Nuten können entweder während des Strangpressens oder durch spanabhebende Verformung nach dem Strangpressen hergestellt werden» Es sei drauf hingewiesen daß die Nuten nicht unbedingt gerade zu sein brauchen, obwohl dies λ zweckmäßig und auch vorzuziehen ist. Eine zweckmäßige Ab- '

messung der Nut für eine Anordnung wie oben beschrieben, ist eine Nut von quadratischem Querschnitt und einer Tiefe von 0,020 Zoll (0,051 cm) und einer Breite von 0,020 Zoll (0,051 cm). Drei solcher Nuten sind zweckmäßig an jedem Stab vorgesehen, und Berechnungen zeigen, daß sie die Strömung des gesamten Durchsatzes zulassen, der erwartungsgemäß durch eine solche Scheidewand-Baugruppe fließt. Bei einer Anordnung wurden jedoch drei größere Nuten mit einer Tiefe und Breite von je 0,030 Zoll (0,076 cm) verwendet. Bei einer weiteren Anordnung wurden sechs Nuten mit einer Tiefe und Breite von je 0,020 Zoll (0,051 .can) verwendet.

Alternativ kann statt einer Vielzahl kleiner Nuten auch Ί eine einzige große Nut verwendet werden. Bei einer Ausführungsform kann die Nut Schlussellochförmigen Querschnitt haben, so daß der Stab als Rohr mit einem Schlitz betrachtet werden kann, welcher die Oberfläche mit der Bohrung verbindet«

Die zweckmäßigste Form des Substrates ist eine Fadenwicklung, und dieser Faden oder Draht braucht selbst nicht durchlässig zu sein, wobei die Durchlässigkeit des Substrates durch die Spalten zwischen den Fäden vorgesehen wird. Fäden aus Glas-

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faser, Polyesterfasern, Nylon oder Polypropylen sind alle möglich, und in der Praxis wird eine Polyesterfaser bevorzugt» Die Fäden können auf den Stab durch Wickeln oder Umspinnen aufgebracht werden, und in Abhängigkeit davon, ob es zweckmäßig ist, die Fäden aufzubringen-; unmittelbar nachdem der Stab geformt worden ist, kann der Faden entweder direkt oder in einem späteren Stadium aufgebracht werden» Es ist besonders zweckmäßig-, die Fäden durch eine Umspinnmaschine aufzubringen., die unmittelbar am Ausgang der Strangpreßmaschine wirksam ist»

Im Falle einer einzigen großen Nut, insbesondere einer schlüssellochförmigen Nut. kann ein Teil der Nut mit einem Band oder einem Faserstrang gefüllt werden um zu verhindern, daß das Substrat in die Nut durchdringt. Umkehrosmosemembranen sind in der Technik bekannt, und im wesentlichen sind die bevorzugten Membranen von demjenigen Typ, der ein Gemisch aus Zelluloseazetat, eine porenbildende Substanz und ein Lösungsmittel aufweist. Eine solche Membran kann auf den Stab aufgebracht werden, wie oben beschrieben, nachdem die Faserwicklung darauf aufgebracht worden ist, indem der Stab durch eine Düse geleitet wird, welche innerhalb»einer ringförmigen Strangpreßöffnung angeordnet ist, durch welche die Membranmasse stranggepreßt wird, um eine kontrollierte Dicke von Strangpreßmasse bzw. Zumischstoff auf dem Stab zu bilden. Die Abstimmung bzw. der Ansatz sollte so sein, daß die Strangpreßmasse nicht durch die Fasern des porösen Substrates hindurchdringt und in die Nut gelangt, um diese Nut zu blockieren, jedoch ist das Kontrollieren der Viskosität des Vergußstoffes in der Technik allgemein bekannt. Nach dem Gießen bzw. plastischen Formen ist es zweckmäßig, die Strangpreßmasse für eine kurze Zeitdauer an der Luft aushärten zu lassen, sie dann einem gekühlten Auslaugbad zuzuführen und dann schließlich in heißem Wasser eine Wärmebehandlung vorzunehmen. In irgendeinem geeigneten Stadium kann der Steb in die gewünschten Längen geschnitten werden, wenn jeder der obigen Verfahrensrrcliri.tt-e Jr. kontinuierlicher Weise ausgeführt wird., In der Praxis wird -vs vorgezogen, die Stäbe in einer kontinuierlich uvbe^\w.n-\^n G^r-^-'.^chirir zu fernen un·.'¹ ff ι < /.</:l·^· jj-.i g .cxh öl" ':.--:'~e:.:

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an diesem anzuformen. Beim Austritt aus der Strangpreßmaschine wird ein Polyestergespinst mittels einer Spinnmaschine aufgebracht, und der umspomene Stab gelangt dann in ein kontinuierliches Gießbad und verläßt das Bad, um eine kurze Zeit zu trocknen, und gelaigt dann kontinuierlich in das kalte Auslaugbad. In einem angemessenen Stadium kann die kontinuierliche Länge des Stabes auf die notwendigen Längen geschnitten werden. Der Stab wird wärmebehandelt, was entweder vor oder nach dem Schneiden erfolgen kann=

Verschiedene Befestigungsvorrichtungen sind möglich, jedoch wird es vorgezogen; eine Anordnung zu verwenden, bei welcher 19, 37» 61 oder 91 Stäbe, wie oben beschrieben, mit einer Länge von je 8 Fuß (etwa 24A cm) innerhalb eines einzigen Druckbehälters enthalten sind. Um die Stäbe zu befestigen, wird das eine Ende durch eine gegossene Dichtung aus elastomerem Material, wie beispielsweise Gummi, welche die entsprechende Anzahl von Kanälen aufweist, geschoben, und dann in einer Lokalisierungsscheibe festgelegt, die in ihrer Konstruktion zur Gummidichtung paßt.

Alternativ werden die Stäbe mit ihren durch Kanäle hindurch verlaufenden Enden in einer Lokalisierungsscheibe festgelegt, und eine Dichtung aus elastomerem Material wird um die Stäbe herum an Ort und Stelle gegossen, wobei das elastomere Material in die Räume zwischen den Stäben und der Lokalisierungsscheibe eindringt. Bei einer weiteren Alternativ-Anordnung werden die Stäbe mit ihren sich durch Kanäle erstrekkenden Enden in eim? Lokalisierungsscheibe festgelegt, die einstückig mit Dichtungsmitteln versehen ist., um eine Abdichtung zwischen jedem Stab und der Lokalisierungsscheibe zu bewirken.

Vorzugsweise wird ein Endfitting vorgesehen, welches einen zylindrischen Bauteil aufweist, der eine erste Bohrung hat, in welcher die Kombination aus Stäben, Lokalisierungsscheibe und,

/Wand der gegossener Gummidichtung, in abdichtender Weise mit der Bohrung in Wirkverbindung stöhend, aufgenommen wird, welche mit einer zweiten Bohrung in Verbindung steht, die einen Auslaß für Produktwasser oder eine ander Produktflüssigkeit aus der Bauteil-

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gruppe bildet, wenn diese in einem Umkehrosmosegerät in Gebrauch ist.

Vorzugsweise ist das Endfitting mit einem Druck-Abstützbaut eil versehen, an welchem sich die Enden der Stäbe nach entsprechender Trimmung abstützen, wobei der Druck-Abstützbauteil durchlässig oder anderweitig mit Kanälen versehen ist, um einen Durchgang für die Produktflüssigkeit zu bilden von wo diese aus den Enden dr Stäbe in den Auslaß für Produktflüssigkeit austritt.

Die Stäbe sind auf diese Weise durch die Lokalisierungsscheibe fest angeordnet, und der Endschub wird durch die Druckabstützung absorbiert oder aufgenommen» Die Stäbe selbst sind gegen Auslecken der Lösung, z.B. Salzlösung, mittels der gegossenen Gummidichtung abgedichtet, welche sich notfalls unter Druck verformt, um eine ausreichende Abdichtung zu gewähren. Der Grad der Deformierung ist jedoch nicht so hoch, daß die Nuten im Stab geschlossen werden. Die der Gummidichtung abgelegenen Enden der Stäbe sind jeweils einzeln abgedichtet, beispielsweise dadurch, daß sie in ein geeignetes Dichtungsmittel eingetaucht werden. Die Stäbe können in Polyvinylalkohol und dann in Formalin eingetaucht werden, welches den Polyvinylalkohol polymerisiert "und eine Abdichtung bidet.

Vorzugsweise werden die der vorgenannten Gummidichtung abgelegenen Enden der Stäbe jeweils einzeln durch gegossene Endkappen aus elastomerem Material, wie beispielsweise Gummi, abgedichtet, die so geformt sind, daß sie fest über die Enden der Stäbe, über das obere Ende der Membran und die durchlässige Abstützung passen. Bei dieser Anordnung ist es höchst wünschenswert, die Stäbe ^; so zu schneiden daß sie eine leichte willkürliche Differenz in ihren Längen aufweisen gemessen vom Lokalisierungsscheibenende. Auf diese Weise wird die Möglichkeit, daß die Gummiendkappen zusammenbinden oder -kleben und den Durchgang der Zufuhr-Salzlösung blockieren, beseitigt oder herabgesetzt.

Es sei darauf hingewiesen, daß das Herstellungsverfahren so ist, daß durch das Schneiden der Stäbe in Längen von 8 Fuß

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(etwa 244 cm) die Membran beschädigt werden kann. Dies ist nicht wichtig, da die beschädigten Teilstücke entweder innerhalb der Lokalisierungsscheibe und damit an einer Stelle liegen, wo sie nicht dem Druck der Salzlösung ausgesetzt sind, oder alternativ sind sie so abgedichtet, wie oben beschrieben.

Eine zweckmäßige Ausführungsform von Druckbehälter weist eine rohrförmige Hülle mit Seitenarmen für den Einfluß und Ausfluß der Salzlösung auf. Am einen Ende ist diese rohrförmige Hülle durch eine nachgiebige Dichtungsscheibe vecschlossen, die beispielsweise aus Gummi hergestellt ist und durch ein starres, beispielsweise aus Metall bestehendes Stanzstück gehalten wird, welches zweckmäßig durch eine mit Außengewinde versehende Mutter, die in ein Innengewinde am Ende der Hülle Λ eingreift, in seiner Lage gehalten wird. Am anderen Ende der ™ Hülle wird eine ähnliche Mutter verwendet, um das Endfitting in seiner Lage zu fixieren. Das Endfitting wird gegenüber der Hülle mittels eines druckbeständigen O-Rings abgedichtet und stützt die Kombination aus Stäben, Lokalisierungsscheibe und gegossener Gummidichtung sowie den Druck-Abstützbauteil in ihrer Lage im Druckbehälter ab. Die genannte zweite Bohrung im Endfitting nimmt zweckmäßig ein Kugelventil auf, welches gegen den Austrittskanal abdichten kann. Dieses Kugelventil wird zweckmäßig strömungsempfindlich gemacht, so daß in dem Falle_} daß einer oder- mehrere der einzelnen Stäbe unter Druck versagen, die merkliche Erhöhung der Strömung die Kugel veranlaßt , sich in Abdichtungsstellung zu bewegen. Auf diese Weise Λ wird, sollte einer der Stäbe versagen« was normalerweise den Durchtritt von Salzlösung aus der Salzlösung nach der Prischwasserseite des Gerätes mit sich bringt, die Kugel sich automatisch bewegen., um den Ausgang abzudichten und auf diese Weise eine Verseuchung zu verhindern. Zu irgendeinem passenden Zeitpunkt wird es dann später möglich bein, das ausgefallene Model zu entfernen, doch ist es nicht notwendig, die Anlage sofort bei einem solchen Ausfall abzuschalten.

Kurzbeschreibunp; der Zeichnung

Einige Konstruktionsbeispiele für einen Membransatz bzw'.

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eine Scheidewand-Bauteilgruppe nach der Erfindung werden nunmehr anhand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung beschrieben, und zwar zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Teil eines Umkehrosmosegerätes

Fig. 2 einen Schnitt im rechten Winkel durch einen der in Fig„ 1 dargestellten Stäbe

Fig. 3 eine Ansicht ähnlich der Fig.2 durch einen anderen Stab,

Fig. 4 einen Querschnitt durch einen Teil eines weiteren Umkehrosmosegerätes,

Fig. 5 einen fragmentarischen Querschnitt durch eine Abänderungsform eines Teils des Gerätes nach Fig. 4,

Fig. 6 einen Querschnitt durch einen Teil eines weiteren Umkehrosmosegerätes, während

Fig. 7 ein Gerät wiedergibt, welches zum Überziehen

eines umsponnenen Stabes mit einer Membran verwendet wird.

Beschreibung; der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Das in den Fign„ 1 bis 3 dargestellte Gerät weist eine Vielzahl von Umkehrosmosestäben 10 auf von denen sieben in in Fig. 1 und ein Querschnitt durch einen derselben in Fig. dargestellt sind. Jeder Stab hat die Form eines 8 Fuß (etwa 244 cm) langen und im Durchmesser 1/8 Zoll (0,318 cm) messenden Stabes aus Plastikmaterial 11, welches bei der bevorzugten Ausführungsform Polypropylen ist. Dieser Stab 11 ist mit drei sich in Längsrichtung erstreckenden Nuten 12 in den Abmessungen von 0,020 Zoll (0,051 cm) im Quadrat versehen. Über dem genuteten Stab 11 befindet sich ein durchlässiges Substrat 13, welches in Wirklichkeit ein Gespinst aus Polyesterfasern i.'_-t„ ϋ\)ον dem Substrat 13 befindet sich eins halbdurchlässige "^:; lahrer - · Iu chi I-j ., di-: ir; b^kcnnter W-. is ο η us ZoI IuJ nsv

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Nachdem die Stäbe in der oben beschriebenen Weise in kontinuierlichen Längen hergestellt worden sind, werden sie in die erforderlichen Längen von 8 Fuß (244 cm) geschnitten, und dann wird das eine Ende jedes Stabes durch eine gegossene Gummidichtung 15 hindurchgeschoben, welche die notwendigen Aussparungen zur Aufnahme der Stäbe aufweist. Die Enden der Stäbe werden dann durch eine Lokalisierungsscheibe 16 hindurchgedrückt , die eine ausgesparte Form ähnlich der gegossenen Gummidichtung hat. Die Wirkung der Lokalisierungsscheibe 16 besteht darin, eine ausreichende Abstützung für die Enden der Stäbe zu bilden.

Wenn die Stäbe durch die Lokalisierungsscheibe 16 hin- 'jj durch vorragen, werden die Enden getrimmt bzw. zurechtge- "

schnitten, und es sei darauf hingewiesen, daß -jegliche Beschädigung beim Einsetzen der Stäbe in die Lokalisierungsscheibe oder beim Zurechtschneiden der Enden sich auf derjenigen Seite der Abdichtung 15 befinden wird, die der zu behandelnden Hochdruck-Salzlösung abgewandt ist. Das komplette Bündel von Stäben wird nunmehr an seinem anderen Ende in ein Dichtungsmittel ,· z.B. Polyvinylalkohol, eingetaucht, wobei ein Eintauchen in Formalin folgt um die der Lokalisierungsscheibe' abgelegenen Enden der Stäbe zu polymerisieren und abzudichten. Diese Abdichtung ist schematisch bei 17 dargestellt. Es wird jedoch bevorzugt die Enden der Stäbe bei 17 mit vorgegossenen Gummi-Endkappen abzudichten, die fest auf die Enden der . 4j Stäbe über das obere Ende der Membran und der Umspinnung ι

passen. In diesem Falle ist es jedoch höchst wünschenswert die Stäbe mit unterschiedlichen Längen zu schneiden, wie in Fig. 4 dargestellt. Dadurch werden ein mögliches Zusammenbinden bzw. Verkleben der Gummi-Endkappen und folglich eine Blockierung vermieden. Das komplette Bündel, wie oben beschrieben, bildet eine auswechselbare Einheit bzw. Ersatzeinheit zum Einsetzen in das Umkehrosmosegerät, wenn notwendig.

Wie in Fig. 1 dargestellt, weist das Umkehrosmosegerät eine rohrförmige Hülle 18 aus Edelstahl o. dgl. und von ausreichender Dicke auf, um dem Druck zu widerstehen, der bei

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Umkehrosmose angewandt werden muß. In der Nähe jedes Endes befindet sich ein Seitenschenkel 19, 20 für das Einfließen und Aufließen der Salzlösung, und die Anordnung ist in zweckmäßiger Weise so getroffen, daß der Seitenschenkel 19 über dem abgedichteten Ende 17 der Stäbe liegt, während der Seitenschenkel 20 sich dicht bei der Abdichtung 15 befindet. Über dem Seitenschenkel 19 befindet sich eine gegossene Gummidichtung 21, die mit einem Endstück bzw. Endfitting 22 in Wirkverbindung steht, welches durch eine mit Außengewinde versehene Mutter 23 in seiner Lage gehalten wird, die in ■ ein Schraubengewinde 24 auf der Innenseite der Druckhülle eingreift.

Am anderen Ende der Druckhülle greift eine ähnliche mit Schraubengewinde versehene Mutter 25 in ein Schraubengewinde 26 ein und hält eine Endkappe 27 in ihrer Lage, die mit einer Innenbohrung 28 für das Ausfließen des Produkt-Frischwassers ausgestattet ist. Diese Endkappe 27 ist gegenüber der Druckhülle 18 mittels eines O-Ringes 30 abgedichtet, und ihr inneres Ende liegt an einem porösen.Abstützbauteil 31 an, der aus gesintertem Metall o. dgl. hergestellt ist und seinerseits am Ende der Lokalisierungsscheibe 16 anliegt. Die Funktion der porösen Abstützung besteht darin, einen Kanal für das Produkt-Frischwasser vom Substrat 13_oan jedem der

/28 Stäbe zu bilden und dasselbe nach dem Kanal zu fördern. Die Abstützung 31 nimmt zusammen mit der Endkappe 27 auch die Endbelastung an den Stäben infolge des Druckes der Salzlösung innerhalb Druckhülle 18 auf.

Das innere Ende der Endkappe 27 ist ausgespart, wie bei 32 dargestellt, um eine Kugel 33 aufzunehmen, die als Kugelventil wirksam ist. Bei Normalbetrieb ist die Kugel 33 wie dargestellt angeordnet. Sollte jedoch die Membran an irgendeinem der Stäbe defekt werden und ausfallen, so wird sich die Wasserströmung durch das Gerät hindurch sehr merklich erhöhen, beispielsweise um einen Faktor von 10, und da die Kugel 33 so angeordnet ist, daß sie strömungsempfindiich ist, wird sie sich aus der dargestellten Stellung bewegen, um den Austritt aus dem Ende der Kappe 27 abzudichten und

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auf diese Weise die gesamte Strömung aus diesem bausteinartigen Model abzuschalten«, Dies hat den Vorteil, daß beim Ausfall es nicht notwendig ist, die gesamte Anlage abzuschalten, da sich das ausgefallene Model automatisch selbst abschaltet und zu irgendeinem passenden Zeitpunkt herausgenommen werden kann, wenn die Anlage zur Wartung o. dgl. abgeschaltet wird. Der O-Ring 30 ist notwending, da unter Fehlbedingungen die Hochdruck-Salzlösung in Kontakt mit der Endkappe 27 stehen kann.

Die in Fig. 3 dargestellte Alternativ-Ausführungsform des Stabes weist eine einzige schlüssellochartige Nut auf und wird zweckmäßig beschrieben als ein Stab 11 mit 1/8 Zoll (0,318 cm) Durchmesser und einer Axialbohrung 34- von 1/16 Zoll (1,6 mm), mit einem V-Schlitz 35, welcher die Bohrung mit der Oberfläche verbindet. In diesem V-Schlitz ist ein gewebter oder geklöppelter Strang aus Fasern 36 angeordnet, der so ausgelegt ist, daß er den Durchgang von Wasser zuläßt, aber die Deformierung des Substrates 13 in die Nut hinein verhindert.

Bei der Ausführung mit 37 Stäben sollte der Innendurchmesser der Hülle 18 etwa 1 1/2 Zoll (etwa 3,8 cm) betragen. Der Ausgang bei Verwendung von 8 Fuß (etwa 244 cm) langen Stäben beträgt etwa 200 g.p.d. (Gallonen pro Tag) (909 Liter pro Tag). Bei der Auslegung mit 91 Stäben sollte der Innendurchmesser der Hülle 18 etwa 2 1/2 Zoll (6,35 cm) betragen. Der Ausgang bei Verwendung von 26 Fuß (7,92 m) langen Stäben ^ kann sich 1000 g.p.d. (Gallonen pro Tag) (etwa 4-500 Liter pro ^ Tag) nähern.

Fig. 4 zeigt eine Abänderungsform des Umkehrosmosegerätes nach Fig. 1. Gleiche Teile haben die gleichen Bezugszeichen, werden jedoch durch das Suffix "a" voneinaüer unterschieden.

Der prinzipielle Unterschied liegt in der Konstruktion des Endfittings 41, welches zylindrisch ist und saugend in das Ende der Hülle 18a paßt» Das Endfitting 41 ist in der gleichen Weise wie die Endkappe 27 der Figo 1 befestigt (25a, 26a) und abgedichtet (3Oa)₁.

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Das Endfitting 41 ist jedoch mit untereinander verbundenen Bohrungen 43 und 44 verseilen= Die Bohrung 44 ist größer als die Bohrung 43, erstreckt sich vom einen Ende des Endfittings 41 und nimmt die Lokalisierungsscheibe 16a sowie die gegossene Gummidichtung 15a, zusammen mit den Stäben 10a, auf= Die gegossene Gummidichtung 15a sitzt dicht an der Wand der Bohrung 44, wobei sie auf diese Weise eine Abdichtung bewirkt und dazu dient, die Stäbe sicher am Endfitting 41 befestigt zu halten»

Zwischen der Lokalisierungsscheibe 16a und der an der Verbindungsstelle zwischen der Bohrung 44 und der kleineren Bohrung 43 gebildeten Schulter ist ein Drahtgeflecht 42 angeordnet. Dieses Drahlgeflecht oder Maschenwerk 42 dient als Druck-Abstützbauteil bei diesem Ausführungsbeispiel, und zwar sowohl für die Lokalisierungsscheibe als Ganzes, als auch für die einzelnen Stäbe. Das Geflecht oder Maschenwerk 42 ist ebenfalls durchlässig, um auf diese Weise der Produktflussigkeint die Möglichkeit zu geben, von den Stäben in die Bohrung 43 zu fließen, welche sich in ein Auslaßrohr 45 (wie dargestellt) erstreckt.

Wie oben beschrieben, wird es vorgezogen, die Ercbn 17a der Stäbe 10a, und zwar die dem Endfitting 41 abgelegenen Enden, mit festsitzenden gegossenen Gummi-Endkappen abzudichten. Das folglich erwünschte Schneiden von willkürlichen Stablängen ist in der Zeichnung dargestellt.

Fig. 5 veranschaulicht eine Abänderungsform für einen Teil des Endfittings. Bei dieser Anordnung werden die Stäbe 10b (von denen nur einer dargestellt ist) in einer Lokalisierungsscheibe 16b fixiert, welche Übermaß-Bohrungen aufweist. Eine Gummidichtung 15b wird dann um die Stäbe und die Lokalisierungsscheibe herum an Ort und Stelle gegossen. Dadurch wird das Problem des genauen Ausrichtens vermindert, wenn die Stäbe, die Lokalisierungsscheibe und die Gummidichtung zusammengefasst werden.

Fig= 6 zeigt eine Abänderung des unteren Endteilstücks

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(wie in Fig. 4 gesehen) des Gerätes. In Fig. 6 sind die gleichen Teile wie in Fig. 4 mit den gleichen Bezugszeichen versehen, die sich durch das Suffix "c" unterscheiden. Der Unterschied ergibt sich daraus, dass eine Strömung von Salzlösung um die Außenseite desjenigen Teilstücks des Endfittinga 41c vorgesehen ist, welches die Kombination aus Stäben 10c, Lokalisierungsscheibe 16c und gegossener Gummidichtung 15c abstützt- Dies bringt eine leichte Abänderung der Endabdichtungseinrichtung und erneute Anordnung des Salzlösungs-Auslaßschenkels 20c mit sich. Diese Anordnung schafft eine verbesserte Strömungscharakteristik in Bezug auf die Enden der Stäbe 10c. j

Fig. 7 veranschaulicht schematisch einen Teil einer Vorrichtung zum Gießen einer Membran auf einen umsponnenen Stab der oben beschriebenen Ausführungsform. Dieses Gerät bzw„ diese Vorrichtung eignet sich insbesondere für das Gießen einer Membran auf einen Kunststoffstab.

In Fig.. 7 ist ein Teil eines zylindrischen Behälters 51 dargestellt, der einen Vorratsbehälter für ein Membran-Gießgemisch bildet. Koaxial innerhalb des zylindrischen Behälters 51 ist eine hohle zylindrische Buchse 52 angeordnet. Am nicht dargestellten oberen Ende des Behälters 51 greift ein Außengewinde der Büchse 52 in ein Innengewinde im oberen Jj Ende des Behälters 51 ein. Auf diese Weise kann durch Drehen der Buchse 52 deren Axialstellung eingestellt werden, wie durch den "Pfeil 53 angedeutet.

Im Boden des Behälters 51 ist eine Öffnung 54 vorgesehen, die mit der Acnse des Behälters 51 fluchtet und sich innerhalb _x des Innenradius der Buchse 52 befindet, so daß der Fluß von Membran-Gießgemisch aus dem ringförmigen Vorratsraum, der durch den Behälter 51 und die Buchse 52 festgelegt ist, durch einen Spalt 55 zwischen dem unteren Ende der Buchse und dom Boden des Behältern 51 gesteuert wird. Der Spalt 55 kann gonchlossen und der Vorratsbehälter somit durch Herunterschrauben der Buchse 52 in Wirkverbindung bzw. Berührung

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mit dem Boden des Behälters 51 abgeschaltet werden.

Innerhalb der Buchse 52 sind federbelastete, selbstzentrierende Führungen 56 vorgesehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind diese Führungen in Form eines dreiarmigen Stiftes, anstatt nach innen federbelastet, ausgebildet.

Eine nioht dargestellt Rohrleitung ist mit dem Behälter 51 verbunden, um Membran-Gießgemisch unter Druck dem Vorratsbehälter zuzuführen.

Beim Betrieb wird der mit einer Membran zu versehende Stab 37 durch die Führungen 56 und die öffnung 54 hindurch eingebracht. Der Spalt 55 sowie der Druck und die Temperatur des Membran-Gießgemisches werden in Relation zur Zuführgeschwindigkeit des Stabes 57 eingeregelt, um einen gleichförmigen Überzug auf dem Stab von gewünschter Dicke zu erzielen, während gegliche Tendenz des Gemisches, sich in Richtung auf die Führungen 56 aufzubauen, vermieden wird.

Der austretende überzogene Stab wird einer dem Membran-Gießgemisch angemessenen Behandlung unterworfen· So wird beispielsweise bei einer Zelluloseazetat-Membran der austretende Stab über eine kurze Wegstrecke hinweg der Luft ausgesetzt und dann durch ein Bad aus kaltem Wasser hindurchgeleitet, um die Membran auszuhärten.

Die Anordnung der Vorrichtung dieses Ausführungsbeispiels ist besonders vorteilhaft insofern, als der Vorratsbehälter einfach und wirkungsvoll durch Schließen des Spaltes 55 abgeschaltet werden kann, ohne daß der Stab weggenommen zu werden braucht, der halbkontinuierlich oder sogar kontinuierlich der Vorrichtung zugeführt werden kann. Außerdem gestattet es die Wirsamkeit des Spaltes 55 bei der Dosierung der Zufuhr des Membran-Gießgemisches, die Führungen 56 dicht bei der öffnung anzuordnen, ohne befürchten zu müssen, daß sich die Führungen mit Membranmaterial verkleistern. Beispielsweise können sich die Enden der Führungen 56 bis auf wenige Millimeter der Ebene der öffnung 54 nähern. Dies ist besonders vorteilhaft für das Aufbringen eircr Membran auf einen Kunststoffstab, da ein

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solcher Stab sich zu biegen sucht, insbesondere dann, wenn er von einer Speichertrommel abgewickelt wird, und keine Zentrierung dem austretenden überzogenen Stab wegen der zu befürchtenden Beschädigung der Membran zuteil werden kann.

Die Erfindung betrifft auch Abänderungen der im beiliegenden Patentanspruch 1 umrissenen Ausfuhrungsform und bezieht sich vor allem auch auf sämtliche Erfindungsmerkmale, die im einzelnen — oder in Kombination — in der gesamten Beschreibung und Zeichnung offenbart sind.

Patentansprüche

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Claims

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Patentansprüche

■1. Membransatz bzw, Scheidewand-Baugruppe £ir Umkehrosmose geräte, wobei die Baugruppe ein durchlässiges ..^Substrat mit einer darauf angebrachten Umkehr-Osmosemembran aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das durchlässige Substrat (13) die Form einer Buchse hat, welche einen Stab (10) mit einer sich in diesem in Längsrichtung erstreckenden Nut (12) umgibt, daß die Umkehr-Osmosemembran (14) auf der Außenseite auf das durchlässige Substrat (Ij) aufgebracht ist und daß eine öffnung für eine direkte Verbindung mit der Nut (12) vorgesehen ist.
2. Membransatz bzw. Scheidwand-Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (12) sich zumindest bis zum einen Ende des Stabes (lO) erstreckt und dadurch die öffnung an diesem Ende des !Stabes (10) bildet.
3. Membransatz bzw. Scheidewand-Baugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an demjenigen Ende des Stabes (10), welches dem Ende abgelegen ist, an welchem die Nut (12) das Ende des Stabes (10) erreicht, der Stab (10), das Substrat (13) und die Membran (14) dicht zusammengefasst sind.
4. Membransatz bzw. Scheidewand-Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3₅ dadurch gkennzeichnet, daß der Stab (10) aus Kunststoff besteht.
5· Menbransotz bzw. Scheidewand-Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Nuten mit quadratischem Querschnitt in der Oberfläche des Stabes (10) vorgesehen ist.
6. Membransatz bzw. Scheidewand-Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gkennzeichnet, daß der Stab mit .einer einzigen Nut in Form einer Axialbohrung (34) mit einem Schlitz (35) versehen ist, der mit der Oberfläche des

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Stabes über die Länge desgelben hinweg in Verbindung steht,
7» Membransatz bzw* Scheideand-Saugruppe na& einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ggcennzeichnetj daß das Substrat (13) eine Wicklung oder Umspinnung aus einem tadett aufweist, wobei die Durchlässigkeit durch Spalten zwischen den ffadenwindüngen gebildet wird. , ·
8, Membrane at ζ bzw. Scheidewand-Baugruppe aaeh eine» der Ansprüche 1 bis ?, dadurch kennzeichnet» daß der Stab CtO) zusammen mit einer Vielzahl gleioner Stäbe so Äöntiert ist, daß das eine Ende des Stabes.(10) sich durofc ein&i &anal ')■ Iu einer Itokalisierungsscheibe (16) hindurch erstreckt* . <ύ welche Abdichtungsmittel (15) zur Herstellung einer Abdichtung - ' zwischen jedem Stab (10) und der Lokalisierungsscheibe (16) aufweist.
9. Membraneatζ bzw. Scheidewand-Baugruppe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtungsmittel (15) aus einer gegossenen Dichtung aus elastomerem Material in einer zur Lokalisierungsscheibe (16) passenden 3?orm besteht.
10. Membransatz bzw. Scheidewand-Baugruppe nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtungsmittel

(15) aus elastomerem Material bestehen, welches um die Stäbe (10) herum an Ort und Stelle so gegossen ist, daß es die Räume zwischen den Stäben (10) und der Lokalisierungsscheibe *

(16) füllt.
11. Membransatz bzw» Scheidewand-Baugruppe nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Endfitting (41) vorgesehen ist, welches einen zylindrischen Bauteil mit einer ersten Bohrung (44) aufweist, in welcher die Kombination aus Stäben (1Oa), Lokalisierungsscheibe (16a) und gegossener Gummidichtung (15a) sitzt, welche abdichtend an der Wand der Bohrung (44) anliegt, die mit einer zweiten Bohrung (43) in Verbindung steht, welche einen Auslaß für Produktwasser oder eine ander Broduktflüssigkeit aus der Baugruppe heraus bildet, wenn diese in einem Unkehrosmose-

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- 18 gerät in Gebrauch ist.
12. Membransatz bzw, Scheidewand-Baugruppe nach Anspruch 11, dadurch gkennzeichnet. daß das Endfitting (41) mit einem Bruck-Abstütabauteil (42) versehen ist, an welchem die Enden der Stäbe (1Oa) nach entsprechender Trimmung bzw. Zurechtschneidung anliegen, wobei der Druck-Abstützbauteil (42) durchläseig oder anderweitig rtit Kanälen vasehen ist, um einen Durohgangsweg für Produkt flüssigkeit von der Stelle, wo sie au$ den Baden der Stäbe austritt, zum Auslaß für Produkt flüssigkeit zu bilden.

13« HeÄbreneatz bstr* ßcheideend-Beugruppe nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die der lokalisierungsscheibe (16a) abgelegenen Enden der Stäbe (10a) einzeln durch gegossene Etidkappen aus elastomerem Material abgedichtet sind, die so geformt sind, daß sie fest und dicht übev die Enden der Stäbe (10a), über das obere Ende der Membran und die durchlässige Halterung passen.

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L e e f s e i t e