DE3687520T2

DE3687520T2 - Gehaeuseende mit gewinde.

Info

Publication number: DE3687520T2
Application number: DE8686309567T
Authority: DE
Inventors: Myron J Coplan
Original assignee: Albany International Corp
Current assignee: Albany International Corp
Priority date: 1985-12-10
Filing date: 1986-12-09
Publication date: 1993-07-15
Anticipated expiration: 2006-12-10
Also published as: EP0228836B1; CA1260852A; ATE84440T1; DE3687520D1; US4709831A; EG18073A; EP0228836A2; EP0228836A3

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf Trennmoduleinrichtungen und insbesondere auf ein Druckgefäß für ein Membran-Trennmodulsystem.
Die Verwendung von Membranen zum Bewirken der Trennung von Gas/Gas, Flüssigkeit/Flüssigkeit und Flüssigkeit/Feststoffgemischen und Lösungen hat generelle industrielle Anwendbarkeit durch verschiedene Methoden gefunden, unter denen sich die Ultrafiltration, Hyperfiltration, Rückwärtsosmose und Dialyse befinden. Im allgemeinen sind Membranelemente, die mit diesen Prozessen in Verbindung stehen, in Gefäßen untergebracht, die als Module bezeichnet werden, umfassend ein Gefäß mit verschiedenen Einlaß- und Auslaßöffnungen und mit einer Baugruppe von Membranen innerhalb des Gefäßes. Die inneren Konfigurationen sind so ausgebildet, daß die Einspeisung des Zufuhrstromes mit oder ohne Druck auf der stromaufwärtsliegenden Seite der Membranen ermöglicht wird, Mittel für das Sammeln von Permeat, das durch die Membranen passiert und auf ihren stromabwärtsliegenden Enden austritt, und Mittel für das Hindern des Permeatmaterials an der Rückmischung.
Eine Form von Trennmodul, bei der die Membranelemente hohle Fasern sind, und ein Verfahren zu seiner Herstellung, sind in US-A-4,207,192 offenbart.
In Einrichtungen nach dem Stand der Technik, welche Hohlfasern verwenden, haben die Trennmodulgefäße generell eine zylindrische Schale umfaßt, welche die hohlen Trennfasern einschließen und Räume für Strömungsstrecken für das Fluid, das zu trennen ist. Verschiedene Materialien wurden bei der Zusammensetzung solcher Druckgefäße eingesetzt, um die extrem hohen Drücke aufzunehmen, die bei Hohlfaser-Trenntechniken involviert sind. Diese Drücke liegen gewöhnlich in der Größenordnung von 200 bis 2000 psi (1,38 bis 13,8 MNm&supmin;²). Gelegentlich wurden sogar Drücke von 5000 psi (34,5 MNm&supmin;²) in Erwägung gezogen. Die Gefäße sind an ihren Enden generell mittels Platten hinreichender Festigkeit, um den hohen inneren Drücken widerstehen zu können, die in dem Trennprozeß ausgenutzt werden, abgeschlossen. Die Platten können an den Gefäßen durch verschiedene Mittel befestigt werden, etwa mittels Schraubbolzen, die in die Gefäßenden eingebettet sind. Alternativ können die Wandungen des Druckgefäßes an ihren Enden expandiert werden zum Bereitstellen von Mitteln für das Installieren von Halteringen oder dergleichen. In anderen Variationen des Standes der Technik haben die Enden der Druckgefäße Nuten, die in ihrer Innenoberfläche eingearbeitet sind zum Aufnehmen von Spaltkreiselementen oder Schnappringen.
EP-A-0 104 958 offenbart ein Druckgefäß für die Aufnahme eines Membrantrennsystems, wobei das Druckgefäß einen faserverstärkten, generell zylindrischen Hohlkörper umfaßt. Um zu ermöglichen, daß Endverschlüsse an den einander abgekehrten Enden des Hohlkörpers befestigt werden können, sind starre Ringe an den Enden positioniert, und sich in Längsrichtung erstreckende Fasern sind um die Enden geschlungen zur Ausbildung von Fortsätzen an den Enden, die von den Endverschlüssen erfaßbar sind.
FR-A-2 110 517 offenbart eine Trennvorrichtung für die Reinigung von Wasser mittels eines zweistufigen Verfahrens einschließlich Umkehrosmose und Ionenaustausch. Der Umkehrosmosemodul ist in einem zylindrischen Gehäuse enthalten mit einem Außengewindeabschnitt an einem Ende, auf den eine Endkappe aufgeschraubt ist, die eine zentrale Öffnung aufweist, durch welche gereinigtes Wasser aus dem Gehäuse austreten kann.
GB-A-1 020 090 beschreibt einen Bolzen oder eine Schraube, verwendbar als elektrisch isolierendes Verbindungselement und hergestellt aus einem synthetischen Kunststoffmaterial mit einer Glasfaserverstärkung. Verschiedene Formen von Glasfaserverstärkung sind beschrieben, und die Verstärkung umfaßt eine zylindrische Hülse, koaxial mit dem Bolzen, oder gefaltete, axial gerichtete Streifen. Die Streifen oder die Hülse umfassen radial sich erstreckende Fasern.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Form eines Druckgefäßes zur Verwendung bei der Fluidtrennung bereitzustellen.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Druckgefäß für die Aufnahme eines Membrantrennsystems, wobei das Druckgefäß einen faserverstärkten, generell zylindrischen Hohlkörper umfaßt mit einem ersten und einem zweiten Ende, die einander abgekehrt sind, einem ersten Endverschluß, der das erste Ende des Hohlkörpers absperrt und mindestens eine Öffnung aufweist zum Ermöglichen der Fluidkommunikation zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Druckgefäßes, und mit einem zweiten Endverschluß, der das zweite Ende des Hohlkörpers verschließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserverstärkung des Hohlkörpers Fasern umfaßt, die auf Nadelfilz auf der Innenseite des Hohlkörpers gewickelt sind, und daß die Enden des Inneren des Hohlkörpers mit Gewinde versehen sind und der erste und zweite Endverschluß einen ersten und einen zweiten mit Außengewinde versehenen Endstopfen umfassen, die an dem ersten beziehungsweise zweiten Ende des Hohlkörpers durch Schraubeingriff mit den mit Gewinden versehenen Enden des Inneren des Hohlkörpers befestigt sind.
Dichtmittel können an jedem Endstopfen vorgesehen sein und können auf einer vorwärtsliegenden Kante jedes Endstopfens angeordnet sein.
Der erste Endstopfen kann drei Öffnungen mit hohlen zylindrischen Fortsätzen aufweisen, die sich von dem Endstopfen nach außen erstrecken. Jeder Endstopfen kann einen Ring umfassen mit einer mit Außengewinde versehenen Oberfläche und durch Einschrauben an dem Gewindeende des Hohlkörpers festlegbar sowie ein Stopfenglied, das gegen diesen Ring abgestützt ist, und Abdichtmittel aufweist, die mit dem Hohlkörper zusammenwirken. Der mit Außengewinde versehende Ring kann dickwandig sein und im Eingriff mit dem mit Innengewinde versehenen Gefäß zum Bereitstellen eines ringförmigen, schulterartigen abstützenden Absatzes für das gewindefreie Stopfenglied. Das Stopfenglied kann mindestens zwei Öffnungen enthalten, ausgebildet für den Durchlaß von Arbeitsfluid, und das Dichtmittel kann eine O-Ringdichtung umfassen.
Der Hohlkörper kann ein Rohr in Kompositbauweise aus gewickelten Glasfasern und Epoxy umfassen, mit einer Wandungsdicke, die ausgewählt wird für den gewünschten Druckbereich, wobei Innengewinde an den zylindrischen Oberflächen beider Enden des Korpus vorgesehen sind. Die mit Gewinde versehenen Endstopfen sind ausgebildet, in das zylindrische Druckgefäß eingeschraubt zu werden zum Herbeiführen eines druckfesten, sicheren Endabschlusses für dieses. Die Gewindeverbindung zwischen einem Endstopfen und dem Druckgefäß beziehungsweise der Gefäßwandung kann ausgebildet werden, um Betriebsdrücken in der Größenordnung von 2000+ psi (13,8 MNm&supmin;²) zu widerstehen.
Als Beispiele werden Druckbehälter unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Endstopfens mit Außengewinde und eines Druckgefäßes mit Innengewinde ist;
Fig. 2 eine Seitenansicht eines Endstopfens mit Außengewinde und ein Schnitt eines Endes eines Druckgefäßes ist;
Fig. 3 ein detaillierter Schnitt ist zur Darstellung einer O-Ringdichtung, die einen Teil eines Druckgefäßes bildet;
Fig. 4 einen Schnitt eines Druckgefäßes gemäß der Erfindung längs seiner gesamten Länge darstellt, wobei beide Enden mit Innengewinde versehen sind und einen größeren Durchmesser haben; und
Fig. 5 eine Schnittansicht einer abweichenden Form eines Druckgefäßes ist.
Fig. 1 zeigt einen Zylinder 10 und einen Endstopfen 12. Der Zylinder 10 weist Innengewindegänge 14 an jedem Ende desselben auf. Der Zylinder 10 besteht aus einem faserverstärkten Kunststoff-Druckgefäß. Es handelt sich um eine fasergewickelte Glasfaserschale aus verstärktem Epoxy. Der Zusatz eines Pigments zu dem Gefäß ist eine Option. Dieser Zylinder kann hergestellt werden durch Wickeln von Nadelfilz auf einen Stahldorn, Wickeln von Fäden (vorzugsweise Glasfasergarn) und Sättigen mit Epoxy. Zusätzliche Aufbringungslagen können zugefügt werden zum Aufbauen des Druckgefäßes für Hochdruckanwendungen. Die Wanddicke wird entsprechend den Konstruktionserfordernissen gewählt, basierend auf dem Druckbereich. Generell ist eine Minimum-Wanddicke von 0,21'' (0,53 cm) erforderlich.
Der Endstopfen 12 umfaßt ein Außengewinde 16, eine Kappe 18 und drei Öffnungszylinder 20. Die Gewindegänge 16 können Akmegewinde sein, obwohl die Zeichnung Trapezgewinde darstellt. Zylinderöffnungen 20 bilden ein Mittel für den Durchlaß von Zufuhr-, Konzentrat- und Permeatmaterial von innerhalb des Druckgefäßes und innerhalb der hohlen Fasern nach außen bezüglich des Gefäßes zu einem Sammelmittel.
Fig. 2 zeigt eine O-Ringdichtung 22, welche den Endstopfen 12 gegen die Innenwandung des Zylinders 10 abdichtet. Der O-Ring ist in Umfangsrichtung um den Endstopfen 12 an einer Stelle unterhalb des letzten Gewindeganges 24, wie in Fig. 2 dargestellt, positioniert. Mol-%3 ist eine detaillierte Ansicht der Abdichtung des O-Rings gegen das Innere der Zylinderwandung.
Fig. 4 zeigt einen gesamten Zylinder 10 mit Gewindegängen an jedem Ende und mit einem aufgeweiteten Durchmesser zur Aufnahme dieser Gewindegänge. Nicht dargestellte Endstopfen sind angepaßt, abdichtend in die Gewindeabschnitte 26 eingefügt zu werden.
Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der ein dickwandiger Gewindering 28 im Eingriff mit Gewindegängen 24 des Gefäßes 10 steht und dadurch eine abstützende Auflage erzeugt, durch die ein zylindrisches, gewindefreies Stopfenglied 32 gegen den Fluiddruck gehalten wird. O-Ring 30 dichtet gegen diesen Druck ab, und Bohrungen 34 in dem Stopfen bieten Zugangsmittel für Fluidzufuhr, -konzentrat oder Permeat.
Der einschraubbare Endstopfen 12 oder Ring 28 mit Stopfenglied 32, die oben beschrieben wurden, eliminieren die Notwendigkeit für Schnappringe und dergleichen, die bisher benutzt wurden zum Abschließen der Enden von Druckgefäßen, und eliminieren die Notwendigkeit der genauen Positionierung solcher Ringe, die erforderlich ist wegen des Einsatzes bei der Hochdrucktrennung.

Claims

1. Ein Druckgefäß für die Unterbringung eines Membrantrennsystems, welches Druckgefäß einen faserverstärkten, generell zylindrischen Hohlkörper (10) umfaßt mit einem ersten und einem zweiten Ende, die einander abgekehrt sind, einem ersten Endverschluß (12 oder 28, 32), der das erste Ende des Hohlkörpers absperrt und mindestens eine Öffnung (20) aufweist zum Ermöglichen der Fluidkommunikation zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Druckgefäßes, und mit einem zweiten Endverschluß (12 oder 28, 32), der das zweite Ende des Hohlkörpers verschließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserverstärkung des Hohlkörpers (10) Fasern umfaßt, die auf Nadelfilz auf der Innenseite des Hohlkörpers (10) gewickelt sind, und daß die Enden des Inneren des Hohlkörpers (10) mit Gewinde versehen sind und der erste und zweite Endverschluß (12 oder 28, 32) einen ersten und einen zweiten mit Außengewinde versehenen Endstopfen umfassen, die an dem ersten beziehungsweise zweiten Ende des Hohlkörpers (10) durch Schraubeingriff mit den mit Gewinden versehenen Enden des Inneren des Hohlkörpers befestigt sind.

2. Ein Druckgefäß nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Dichtmittel (22) an jedem Endstopfen (12).

3. Ein Druckgefäß nach Anspruch 2, bei dem das Dichtmittel (22) auf einer vorderen Kante jedes Endstopfens (12) angeordnet ist.

4. Ein Druckgefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der erste Endstopfen (12) drei Öffnungen (20) mit hohlzylindrischen Abschnitten umfaßt, die sich von dem Endstopfen nach außen erstrecken.

5. Ein Druckgefäß nach Anspruch 1, bei dem jeder Endstopfen (28, 32) einen Ring (28) umfaßt mit einer Außengewindeoberfläche, die in ein Gewindeende des Hohlkörpers (10) einschraubbar ist, und ein Stopfenglied (32) umfaßt, das gegen den Ring abgestützt ist, und Dichtmittel (30) umfaßt, die mit dem Hohlkörper zusammenwirken.

6. Ein Druckgefäß nach Anspruch 5, bei dem der Ring (28) ein dickwandiger Ring ist, der einen ringförmigen abstützenden Absatz für das Stopfenglied (32) bildet.

7. Ein Druckgefäß nach Anspruch 5 oder 6, bei dem das Stopfenglied mindestens zwei Öffnungen (34) für den Durchlaß von Arbeitsfluiden aufweist.

8. Ein Druckgefäß nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei dem das Dichtmittel (30) eine O-Ringdichtung umfaßt.