DE3205472C2

DE3205472C2 - Dichtungsanordnung für ein Endteil eines Flüssigkeitsseparationsrohres

Info

Publication number: DE3205472C2
Application number: DE3205472A
Authority: DE
Inventors: Nori Ikeyama; Nobuo Sotoma; Shusaku Ibaraki Osaka Tamaru
Original assignee: Nitto Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1981-02-24
Filing date: 1982-02-16
Publication date: 1985-05-30
Also published as: US4427200A; GB2096714B; DE3205472A1; GB2096714A

Abstract

Ein Flüssigkeitssepartionsrohr (1) mit einer rohrförmigen Membran (12) innerhalb eines porösen Stützrohres (11) und einem Endteil (10), welches in ein Kupplungsstück (2) einsetzbar ist, hat eine Dichtungskonstruktion, welche die Verwendung eines relativ dünnen Adapters (4) erlaubt, welcher in eine Dichtpackung (3) eingesetzt ist. Bei der Dichtungskonstruktion sind Ringnuten (41) entweder an der Außenumfangswand des Adapters (4) oder an der Innenumfangswand der Packung (3) vorgesehen. Im Adapter (4) sind in der Nähe der Ringnuten (41) Passagen (42) vorgesehen, so daß eine unter Druck stehende Speiselösung die Packung (3) in der Nähe der Ringnuten expandieren kann, um so zwischen der Packung (3) und der rohrförmigen Membran (12) eine Dichtung vorzusehen. Dadurch kann die Wandstärke der Dichtpackung klein gehalten werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dichtungsanordnung für ein Endteil eines Flüssigkeitsseparationsrohres gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine umkehrosmotische Separationsmembran oder eine Ultrafiltrationsmembran werden häufig zur Wiedergewinnung oder zum Abtrennen eines gelösten Stoffes durch Abtrennen des Stoffes von einer Speiselösung verwendet, wodurch die Konzentration der gelösten Stoffe in der Speiselösung verstärkt wird. Bei diesen Vorgängen wurde als Separationsmittel ein mit einer rohrförmigen Membran versehener Separationsapparat des Typs verwendet, bei dem die Speiselösung unter Druck den Apparat durchströmt. Für den Fall der umkehrosmotischen Separation (Trennung) tritt beispielsweise ein Druck von 60 kp/cm² auf.

Beim eine rohrförmige Membran verwendeten Separationsapparat dieser Art werden eine Vielzahl von Separationsrohren verwendet, von denen jedes Separationsrohr ein mechanisch festes, poröses Stützrohr, beisDielsweise ein perforiertes Rohr aus rostfreiem Stahl oder ein perforiertes Rohr aus glasfaserverstärktem Kunststoff zusammen mit einer rohrförmigen Membran aufweist. Die Separationsrohre sind parallel angeordnet. Beide Enden der Separaiiowsrohre sind in Kupplungsstücke eingesetzt, so daß die Separationsrohre in Reihe oder parallel miteinander in Verbindung stehen. Wenn so die Speiselösung mit dem vorgenannten Druck durch die Separationsrohre strömt, dringen die in der Speiselösung befindlichen gelösten Stoffe durch die

ίο rohrförmige Membran der Separationsrohre hindurch und strömen durch das poröse Stützrolle wodurch die Konzentration der gelösten Stoffe in der Förderlösung verstärkt wird.

Um die Separationsrohre mit dem Eingang bzw. dem Ausgang des Apparates zu verbinden, ist eine Dichtungsausbildung an den Enden der Rohre erforderlich, die dem hohen Druck widersteht Eine typische Dichtung dieser Art ist in der US-PS 34 80 147 beschrieben und dargestellt. Eine solche Dichtungsausbildung ist in Fig. IA und IB dargestellt Fig. IB zeigt eine Dichtpackung P' mit einem Ringvorsprung 12', welcher an einem Ende eines rohrförmigen Abschnittes Γ angegossen ist Der rohrförmige Abschnitt 1' weist Ringvorsprünge IV auf. Entsprechend der Darstellung in

Fi g. IA ist der rohrförmige Abschnitt 1' der Dichtpakkung P' in ein Endteil 2' des Separationsrohres und einen rohrförmigen Adapter 3' eingesetzt, dessen Außendurchmesser ein wenig größer ist als der Innendurchmesser der Dichtpackung P'. Der rohrförmige Adapter

3' wird dann in die Dichtpackung P' so gepreßt, daß der Ringvorsprung 12' der Dichtpackung P' gegen eine Innenumfangswand 4i' einer Passage des Kupplungsstükkes 4' gedrückt wird. Dabei werden die Vorsprünge W gegen das Innere des Separationsrohres gedrückt.

Bei dieser Dichtungsausbildung muß der Adapter 3' dick genung sein, um einen engen Kontakt zwischen den Ringvorsprüngen 11' und dem rohrförmigen Abschnitt Γ der Dichtpackung P'und der Membran 2V des Separationsrohres sicherzustellen, um zwischen diesen Teilen die gewünschte Zusammenpressung zu erzeugen und damit eine enge Berührung sicherzustellen, und auch die gewünschte Zusammenpressung zwischen dem Ringvorsprung 12' der Packung P' und der Innenumfangswand AV der Passage des Kupplungsstückes her-

zustellen. Der Adapter 3' muß ebenso verhindern, daß sich das Endteil 30' des rohrförmigen Abschnittes der Packung P' wegdreht, wenn ein Reinigungsball in das Separationsrohr eingeführt wird, um Feststoffmaterialien zu entfernen, die sich an der Membran des Separationsrohres befinden.

Für den Fall der umkehrosmotischen Separation muß der Adapter in der Lage sein, einem sehr hohen Druck zu widerstehen. Daher ist es notwendig, bemerkenswert das Kompressionsverhältnis der Packung zu verstärken.

Außerdem ist es erforderlich, den Außendurchmesser des Adapters im Vergleich mit dem Innendurchmesser der Packung ziemlich groß zu machen. Es ist auch eine Dicke des Adapters erforderlich, die so groß ist, daß der Adapter einer Kompressionsbeanspruchung der Pak-

kung widerstehen kann. Konsequenterweise ist der Innendurchmesser des Adapters klein. Dies führt zu einem großen Druckverlust beim Durchströmen der Speiselösung. Schließlich ist auch das Einsetzen des Adapters in die Packung schwierig. Diese Nachteile werden ernsthafter, wenn der Druck der zu behandelnden Speiselösung verstärkt wird. Da weiterhin die Packung mit einem hohen Zusammendrückverhältnis zusammengedrückt wird, wenn der Separationsapparat nicht betätigt

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wird, bricht die Packung leicht infolge Ermüdung in ei- Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschrei-

nem frühen Gebrauchszustand. bung anhand der in den Zeichnungen rein schematisch

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Dich- dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert wer-

tungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaf- den. Es zeigt

fen, bei der bei Bewirkung einer Selbstdichtung unter 5 Fig. IA eine bekannte Dichtungsausbildung an ei-

Flüssigkeitsdruck der vom Adapter ^lv»rrührende An- nem Endteil eines Flüssigkeitsseparationsrohres.

preßdruck verringert werden kann. Fig. IB eine Ansicht einer bei der bekannten Dich-

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die tungsausbildung gemäß F i g. 1A verwendeten Packung,

Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patenfan- F i g. 2 eine Ansicht mit der Darstellung eines Endteispruchs 1 gtiöst io les des Flüssigkeitsseparationsrohres entsprechend der

Zur Vermeidung der vorgenannten Nachteile ist ent- Erfindung, bei dem ein Adapter mit einer darin befindü-

sprechend der Erfindung der Endteil eines Flüssigkeits- chen Nut und Löchern versehen ist,

separationsrohres mit einem selbstdichtenden Gebilde F i g. 3A, 3B, 4A und 4B Ansichten mit der Darstellung

versehen, welches den Druck der Speiselösung ausnützt verschiedener unterschiedlicher Adapter, die in Überum die Ausbildung der Dichtung zwischen einer Dicht- is einstimmung mit der Erfindung verwendet werden kön-

packung und einer Membran des Separationsrohres zu nen,

unterstützen. Fig.5 eine Ansicht mit der Darstellung eines Bei-

Bei der Dichtungsausbildung des Endteiles des Flüs- spiels einer anderen Packung, die bei der vorliegenden

sigkeitsseparationsrohres der zuvor beschriebenen Erfindung verwendet werden kann,

Konstruktion ist eine Kompression der Packung durch 20 Fi g. 6 und 7 Ansichten, die weitere Ausführungsfor-

den Adapter nicht erforderlich, da die Dichtung zwi- men der Erfindung darstellen, bei denen in der Packung

sehen der Packung und der Membran des Separations- eine einzelne Nut ausgebildet ist,

rohres durch den Selbstdichtungsmechanismus durch- F i g. 8 eine Darstellung, bei der zwei Ringnuten in der

geführt werden kann, welcher Mechanismus den Druck Packung ausgebildet sind und

der Speiselösung ausnützt Konsequenterweise ist es 25 Fig.9 und 1OA bis IOD verschiedene alternative möglich, die Dicke des Adapters und somit den Druck- Adapter, die bei den Ausführungsformen gemäß F i g. 6 verlust der Speiselösung zu reduzieren. Da weiterhin bis 8 verwendet werden können, der Außendurchmesser des Adapters nahezu gleich dem In Fig. 2 umfaßt ein Separationsrohr 1 ein poröses Innendurchmesser der Packung ist, kann der Adapter Stützrohr 11, welches parallel bzw. konzentrisch zu eileicht in die Packung eingesetzt werden. 30 ner rohrförmigen Membran 12 angeordnet ist. Ein Endin Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung teil 10 des Separationsrohres i ist in ein Kupplungsstück ist ein Separationsrohr mit einer rohrförmigen Mem- 2 und eine dazwischen ausgebildete Passage 21 eingebran ausgerüstet, die sich an der Innenseite eines porö- setzt Eine Packung 3 (Dichtpackung) aus elastisch nachsen Stützrohres befindet Eine Dichtpackung hat einen giebigem und kompressiblem Material umfaßt einen an einem Ende eines rohrförmigen Abschnitts angegos- 35 Ringvorsprung 32, welcher am Ende eines rohrförmigen senen Ringvorsprung. Die Dichtpackung ist mit dem Teiles 31 angegossen ist. Der Außendurchmesser des rohrförmigen Abschnitt in das Separationsrohr einsetz- rohrförmigen Teils 31 der Packung 3 ist gleich oder ein bar. Die Dichtpackung ist elastisch nachgiebig und korn- wenig größer als der Innendurchmesser des Separapressibel. Nachdem der rohrförmige Abschnitt in ein tionsrohres 1. Typischerweise liegt die Dicke des rohr-Ende des Separationsrohres eingesetzt worden ist, wird 40 förmigen Teiles 31 zwischen 0,5 und 1,0 mm. währe^.d ein rohrförmiger Adapter in die Dichtpackung einge- die Länge desselben zwischen dem 1,5- und 3fachen des setzt. Der Endteil des Separationsrohies der so ausge- Innendurchmessers des Separationsrohres 1 beträgt, bildeten Art wird in ein Kupplungsstück eingesetzt so Der Außendurchmesser des Ringvorsprungs 32 ist bedaß der Ringvorsprung der Dichtpackung gegen eine trächtlich größer als der Innendurchmesser der Passage Innenumfangswand einer Passage gedrückt wird, die 45 21, die von dem Kupplungsstück 2 und dem Separazwischen dem Kupplungsstück und dem Endteil des Se- tionsrohr 1 gebildet wird.

parationsrohres ausgebildet ist. Die Geometrie der Ein rohrförmiger Adapter 4 aus Kunststoff oder Me-Dichtpackung und des Adapters sind so, daß das Strö- tall hat einen Außendurchmesser, welcher gleich oder mungsmittel der Speiselösuhg die Dichtpackung be- ein wenig größer ist als der Innendurchmesser der Pakrührt und gegen die Innenwand des Separationsrohres 50 kung 3. Der Adapter 4 in F i g. 2 ist mit Ringnuten 41 drückt, wodurch eine »Selbstdichtung« vorgesehen versehen, die sich an der Außenumfangswand des Adapwird. indem die Intensität der Dichtung mit der Zunah- ters befinden. Mit dem Boden der Nuten 41 stehen Öffme des Druckes der Speiselösung zunimmt. Bei einer nungen 42 in Verbindung, wie dies in Fig.3A und 3B Ausführungsform sind Ringnuten an der Außenum- dargestellt ist. Diese öffnungen verlaufen durch die fangswand des rohrförmigen Adapters vorgesehen. Au- 55 Wand des Adapters. Ein Ringvorsprung 43 ist an einem ßerdem sind Passagen vorgesehen, die durch die Wand Ende des Adapters 4 angegossen und hat einen Außendes Adapters verlaufen, um unter Druck stehende Spei- durchmesser, welcher ein wenig kleiner ist als der Auselösung in die Nähe der Nuten einzuführen und die ßendurchmesser des Ringvorsprunges 32 der Packung Dichtpackung zu berühren, wobei dieselbe zur Erzeu- 3. Der Außendurchmesser des Ringvorsprunges 43 ist gung einer Selbstdichtung expandiert wird. Alternativ 60 nahezu gleich dem Außendurchmesser des Separationskönnen Ringnuten an der Innenumfangswand des rohr- rohres 1.

förmigen Abschnittes der Dichtpackung vorgesehen Um die Dichtung zusammenzusetzen, wird das rohrsein. In diesem Zusammenhang können Passagen wie- förmige Teil 31 der zuvor genannten Packung 3 in den derum im rohrförmigen Adapter vorgesehen sein, um Endteil 10 des Separationsrohres 1 und der Adapter 4 in unter Druck stehende Speiselösung in diese Ringnuten 65 die Packung 3 eingesetzt, so daß der Ringvorsprung 32 einzubringen. Dies verursacht wiederum ein Expandie- der Packung 3 gegen die Innenumfangswand 210 der ren der Dichtpackung und die Erzeugung einer Selbst- Passage 21 des Kupplungsstückes 2 gedrückt wird. ^;«u.,,„„ Dementsprechend wird der Adapter 4 in der Nähe des

Ringvorsprunges 43 zusammengedrückt. Da der Ringvorsprung 43 als eine Verstärkungsrippe gegen das Zusammendrücken funktioniert, widersteht der Adapter 4 der zuvor genannten Druckkraft, sogar wenn die Dicke des Adapters 4 reduziert wird. Daher ist es möglich, die Druckkraft zwischen der Wand 210 und dem Ringvorsprung 32 in Relation zu den bekannten Anordnungen beträchtlich zu erhöhen.

Bei der Ausbildung gemäß Fig. 2 wird, wenn die Speiselösung unter hohem Druck durch das Separationsrohr 1 gelangen kann, die Hochdrucklösung in die Ringnut 41 des Adapters 4 eingeführt, und zwar in der Nähe des rohrförmigen Teiles 31 der Packung 3 durch die an der Bodenfläche der Ringnuten 41 befindlichen Öffnungen 42. "wie ersichtlich ist, wird dadurch der Adapter 4 in der Nähe der Ringnut 41 in Radialrichtung vergrößert, woraus ein vergrößerter radialer Strömungsmitteldruck resultiert, welcher in diesem Bereich erzeugt wird. Konsequenterweise expandiert der radiale Strömungsmitteldruck die Packung 3 in dem Teil neben der Ringnut 41 des Adapters 4, wodurch eine Dichtung zwischen der Packung 3 und der Membran 120 des Separationsrohres 1 erzeugt wird. Diese Dichtung wird als sogenannte »Selbstdichtung« bezeichnet, da die Dichtung infolge des erhöhten Strömungsmitteldruckes verstärkt wird, indem eine Durchmesservergrößerung vorgenommen wird. Dies bedeutet, daß eine Dichtwirkung sichergestellt werden kann, die dem Druck der Speiselösung entspricht.

Bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform kann der Adapter 4 entsprechend der Darstellung in F i g. 4A und 4B modifiziert werden. Diese Modifizierung besteht darin, daß anstatt der öffnungen 42 Längsnuten 420 die Verbindung mit den zuvor beschriebenen Ringnuten 41 herstellen. Die Längsnuten 420 sind an der Außenumfangswand des Adapters 4 vorgesehen. Bei dieser letzteren Ausführungsform wird die zuvor beschriebene Speiselösung durch die Längsnuten 420 in die Ringnuten 41 eingeführt. Weiterhin kann die Packung 3 Kerben oder Rillen 310 aufweisen, wie dies in F i g. 5 dargestellt ist, so daß der Teil der Packung, welcher der Ringnut 41 des Adapters 4 gegenüberliegt, leichter infolge des Strömungsmitteldruckes expandiert wird.

Eine weitere Ausführungsform ist in F i g. 6, 7 und 8 dargestellt. In diesen Figuren sind eine oder zwei Ringnuten 33 an der Innenwand des rohrförmigen Teiles 31 der Packung 3 anstatt an der Außenwand des rohrförmigen Adapters 4 vorgesehen.

Der rohrförmige Adapter 4 der F i g. 6 ist mit öffnungen 45 versehen, die mit den zuvor genannten Ringnuten 33 der Packung 3 in Verbindung stehen. Wenn die Packung 3 eine Vielzahl von Ringnuten 33 aufweist, wie dies in F i g. 8 dargestellt ist, sind die öffnungen 45 so vorgesehen, daß sie mit der Ringnut 33 korrespondieren. Wie bei den zuvor genannten Ausführungsformen ist ein Ringvorsprung 43 am Ende des Adapters 4 angegossen. Dabei ist der Außendurchmesser dieses Vorsprunges 43 ein wenig kleiner als der des Ringvorsprungs 32 der Packung 3 und nahezu gleich dem Außendurchmesser des Separationsrohres 1. Außerdem wird der Ringvorsprung 32 der Packung 3 gegen die innenumfangwand 210 der Passage des Kupplungsstükkes 2 gedrückt, wenn die Teile zusammengesetzt sind.

Bei der Ausführungsform der F i g. 6 wird die Hochdruckspeiselösung durch die öffnungen 45 des Adapters 4 in die an der Innenwand der Packung 3 befindlichen Ringnuten 33 eingeführt Konsequenterweise wird die Packung 3 im Bereich der Ringnuten 33 zusammengedrückt und somit die Dichtung zwischen der Packung 3 und der Membran 120 des Separationsrohres 1 bewirkt. Dies wiederum erzeugt die Selbstdichtung, wobei die Dichtung dann verstärkt wird, wenn der Strömungsmitteldruck zunimmt. Daraus resultiert eine Zunahme des Durchmessers in der Nähe der Nuten 33, wodurch eine ideale Dichtung entsprechend dem Druck der Speiselösung sichergestellt ist.
Wie zuvor beschrieben, funktionieren die öffnungen

to 45 des Adapters 4 als Passage zum Einführen der Hochdruckspeiselösung in die Ringnuten 33 der Packung 3. Anstatt der öffnungen 45 können auf der Fläche des Adapters 4 entsprechend der Darstellung in F i g. 9 Längsnuten 410 angeordnet sein. Um weiterhin eine glatte und störungsfreie Zirkulation der Speiselösung in die Ringnuten 33 der Packung 3 sicherzustellen, kann der Adapter 4 zusätzlich zu den zuvor beschriebenen öffnungen 45 Ringnuten 411 oder entsprechend Fig. IOC bis IOD Längsnuten 410 aufweisen.

Wie aus den Zeichnungen ersichtlich ist, ist bei der Dichtungsausbildung gemäß Fig.6 bis 10 eine Kompression der Packung durch den Adapter nicht erforderlich, da die Dichtung zwischen der Packung 3 und der Membran 120 des Separationsrohres 1 durch einen Selbstdichtungsmechanismus durchgeführt werden kann, welcher den Druck der Speiselösung verwendet. Daher ist es möglich, die Dicke des Adapters zu reduzieren und den Druckverlust der durch den Adapter strömenden Speiselösung klein zu halten. Da weiterhin der Außendurchmesser des Adapters reduziert ist, um nahezu gleich dem Innendurchmesser der Packung zu sein, kann der Adapter leicht in die Packung eingesetzt werden.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Dichtungsanordnung für ein Endteil eines Flüssigkeitsseparationsrohres mit einer rohrförmigen Membran innerhalb eines porösen Stützrohres, bestehend aus einer rohrförmigen Dichtpackung, die in das Ende des Flüssigkeitsseparationsrohres eingesetzt ist, und einem rohrförmigen Adapter, der in die Dichtpackung eingesetzt ist, wobei sowohl die Dichtpackung als auch der Adapter, an ihrem außerhalb des Flüssigkeitsseparationsrohres Hegenden Ende einen Ringvorsprung aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Adapter (4) in seiner Wand zumindest einen Passageweg (42; 420; 45; 410) aufweist, welcher mit zumindest eir.er Ringnut (41; 411) in Verbindung steht, db an der Außenumfangswand des Adapters (4) oder der Innenumfangswand der Dichtpackung (3) angeordnet ist, wodurch, wenn die Flüssigkeit unter Druck durch das Separationsrohr (1) strömt, die Flüssigkeit die genannte Ringnut füllt und zur Ausbildung einer Dichtung die Dichtpackung gegen die Innenseite des Separationsrohres zusammendrückt.

2. Dichtungsausbildung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Passageweg als eine Kreisöffnung (42) durch die Wand des rohrförmigen Adapters (4) ausgebildet ist (F i g. 3A, 3B).

3. Dichtungsausbildung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Passageweg als an der Außenoberfläche des rohrförmigen Adapters (4) befindliche Längsnuten (420) ausgebildet ist (F i g. 4A).

4. Dichtungsausbildung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Abschnitt (31) der Dichtpackung (3) eine Dicke zwischen 0,5 und 1 mm und eine Länge zwischen dem 1,5- und 3,0fachen des Innendurchmessers des Separationsrohres (1) beträgt.

5. Dichtungsausbildung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtpackung (3) an ihrer Außenumfangswand mit Kerben oder Rillen (310) in einem Bereich des rohrförmigen Abschnitts versehen ist, welcher in der Nähe der Ringnuten liegt.