DE69309388T2

DE69309388T2 - Modul für Filtration, Trennung, Reinigung von Gasen oder Flüssigkeiten oder katalytischer Umwandlung

Info

Publication number: DE69309388T2
Application number: DE69309388T
Authority: DE
Inventors: Daniel Garcera; Jacques Gillot; Edouard Toujas
Original assignee: Societe des Ceramiques Techniques SA
Current assignee: Societe des Ceramiques Techniques SA
Priority date: 1992-10-20
Filing date: 1993-10-19
Publication date: 1997-07-31
Anticipated expiration: 2013-10-20
Also published as: JPH06262064A; DE69309388D1; FR2696947B1; US5468384A; EP0594497B1; CA2108698C; KR100306016B1; US5415772A; CN1035155C; FR2696947A1; CN1105601A; EP0594497A1; CA2108698A1; KR940008722A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Modul zum Filtern, Separieren und Reinigen eines Gases oder einer Flüssigkeit oder zur katalytischen Umwandlung, der in einem Gehäuse mindestens ein starres Behandlungselement für die Reinigung oder eine Membran zum Trennen, Filtern oder zur katalytischen Umwandlung enthält. Ein solcher Modul kann zum Filtern, Trennen oder Reinigen von Flüssigkeiten bestimmt sein, eignet sich aber besonders zum Filtern oder Reinigen von Gasen, die beispielsweise. bei der Herstellung von Halbleitern verwendet werden.
Ein solcher Modul enthält:
- eine metallische Hülle oder ein Gehäuse von im allgemeinen zylindrischer Form bestehend aus einem oder mehreren miteinander verschweißten Teilen,
- eines oder mehrere starre Behandlungselemente in Rohrform oder mit mehreren Kanälen nach Art des US-Patents 4 069 157, oder auch mit Wabenstruktur nach Art des US-Patents 4 781 831.
Für das Filtern oder Reinigen von Gasen, die insbesondere bei der Herstellung von Halbleitern verwendet werden, muß der Modul insgesamt den bei der Verwendung auftretenden thermischen Belastungen (beispielsweise Wärmezyklen und Entgasung), den mechanischen Kräften aufgrund des Druckes, die beispielsweise für die Behandlung eines Gases mehrere hundert Bar betragen können, und der Korrosion durch das behandelte Fluid standhalten, beispielsweise HCl, ein Chlorid, ein Bromid oder ein anderes bei der Produkt verwendetes korrosives Gas und insbesondere die beim Ätzen von integrierten Schaltungen auftretenden Gase.
Außerdem dürfen wegen der Forderungen nach extremer Reinheit insbesondere in der elektronischen Industrie keine Schmutzpartikel von dem Modul freigesetzt werden.
Ein solcher Modul muß bei Temperaturen zwischen Umgebungstemperatur und mehreren hundert Grad arbeiten können, entweder bei der Behandlung des Fluids oder bei der Reinigung oder Regenerierung des oder der Behandlungselemente. Aufgrund der Temperaturänderungen ergeben sich Differen zen in der Ausdehnung zwischen dem Element und dem Gehäuse, die mehrere Millimeter erreichen können, wenn das Behandlungselement eine Länge von etwa einem Meter hat. Die Verbindung zwischen dem Element und dem Gehäuse muß sehr flexibel sein, um eine Verformung zu erlauben, die die Unterschiede in der Ausdehnung kompensieren.
In manchen bekannten Aufbauten kann die Verbindung zwischen dem Element und dem Gehäuse über eine Polymer- oder Elastomerdichtung, beispielsweise aus PTFE, EPDM, Silikon usw. erfolgen. In diesem Fall nutzt man die Elastizität der Dichtung, um die Ausdehnungsunterschiede zwischen dem Element und dem Gehäuse zu kompensieren.
Diese Lösung eignet sich jedoch nicht für Hochtemperaturanwendungen aufgrund der offenbaren physikalisch-chemischen und mechanischen Zerstörung des Polymers oder des Elastomers. Außerdem altern diese Stoffe und beginnen zu fließen.
Weiter ist ein Modul bekannt, bei dem die Verbindung zwischen dem Element oder den Elementen und dem Gehäuse über eines oder mehrere Metallteile oder Ringe am Ende des Elements erfolgt. Jedes dieser Teile ist einerseits starr mit der Metallhülle und andererseits mit dem Ende eines Behandlungselements über ein Lot oder ein Glas oder Email verbunden. Diese Lösungen besitzen mehrere Nachteile.
Einerseits bietet ein Lot im allgemeinen keine hohe Korrosionsbeständigkeit gegenüber Gasen, wie z.B. HC1, Chlorid, Bromid usw., wie sie im allgemeinen für das Ätzen von integrierten Schaltungen verwendet werden.
Andererseits verwendet man im allgemeinen für Gläser, die eine hohe Korrosionsbeständigkeit aufweisen sollen, eine Zusammensetzung, die keinen bei niedriger Temperatur schmelzenden Bestandteil enthält. Diese Gläser schmelzen daher erst bei hoher Temperatur. Der Zusammenbau des Moduls mit Hilfe dieser Gläser macht es daher notwendig, den ganzen Modul auf hohe Temperatur zu bringen, was nicht immer möglich ist, da dadurch das Behandlungselement (Filterschicht, Katalysator usw.) oder das Metall des Rings beschädigt werden können. Außerdem muß für eine gute Verbindung zwischen dem Glas und dem Metall des Gehäuses oder des Rings im allgemeinen die Metalloberfläche vorher oxidiert werden, was mit den Forderungen nach extremer Reinheit nicht vereinbar ist, die beispielsweise bei Anwendungen in der Herstellung von Halbleitern aufgestellt werden. Außerdem ist diese Lösung mit einem Glas teuer, da erhebliche Erwärmungsmittel und ein komplexes Verfahren eingesetzt werden.
Es ist ein katalytischer Wandler für die Behandlung der Auspuffgase von Fahrzeugmotoren mit einem Mehrkanalelement bekannt (US-A-3 841 839). Die äußere seitliche Oberfläche des Elements besitzt einen Kragen, zu dessen beiden Seiten metallische Trichter angelegt werden. Ein an den breitesten Bereich der Trichter angeschweißtes Gehäuse hält sie in ihrer Stellung. Das französische Patent FR-78 15 737 beschreibt ein katalytisches Gerät für die Gasbehandlung mit einem in einem Gehäuse liegenden katalytischen Element. Das katalytische Element wird mit Hilfe von Metallringen festgehalten, die eine Kompression in Längsrichtung auf ein elastisches Material ausüben, das zwischen dem katalytischen Element und dem Gehäuse liegt. Diese Vorrichtungen erlauben kein Filtern eines Fluids.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein Filtermodul, der bei hoher Temperatur ohne Verschmutzungsgefahr verwendbar ist und den auftretenden thermischen, mechanischen und chemischen Belastungen standhält.
Gegenstand der Erfindung ist ein Modul zum Filtern, Trennen, Reinigen eines Fluids oder zur katalytischen Umwandlung,
- mit einer im wesentlichen zylindrischen Metallhülle, auch Gehäuse genannt,
- mit mindestens einem starren Behandlungselement bestehend aus einem dichten oder porösen Material, das unter keramischen Materialien, Kohlenstoff, gesintertem Glas und einem gesinterten Metall ausgewählt wird, wobei mindestens eines der Enden des Elements im wesentlichen zylindrisch ist und seine Achse parallel zu der der Hülle verläuft,
- mit einem durch die Innenwand des Gehäuses und die Außenwand des Behandlungselements begrenzten Raum,
- mit mindestens einem Metallteil in Form eines Rings, der elastisch verformbar ist und einerseits am Gehäuse sowie andererseits an dem Ende des Elements befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Ring und dem Ende des Elements durch thermisches oder mechanisches Aufspannen erfolgt und daß das Fluid in dem durch die Innenwand des Gehäuses und die Außenwand des Behandlungselements begrenzten Raum strömt.
Der Ring kann auf das Ende aufgespannt werden oder umgekehrt (umgekehrtes Einspannen). Das Einspannen besteht darin, ein Bauteil in einen Ring zu stecken, wobei der Innendurchmesser des Rings um eine Spanngröße kleiner als der Außendurchmesser des einzuspannenden Bauteils ist. Diese Art der Verbindung durch Einspannen hat den Vorteil, daß kein organisches oder anorganisches Verbindungsmittel erforderlich ist.
Das thermische Einspannen besteht beispielsweise darin, das Element in den Ring nach dessen thermischer Ausdehnung hineinzustecken. Das mechanische Einspannen besteht beispielsweise darin, das Element in den Ring mit Hilfe einer Presse hineinzudrücken.
Der Vorteil des thermischen Einspannens des Elements in den Ring besteht darin, daß sich die Einspannkraft ergibt, solange die Verwendungstemperatur des Moduls unter der Relaxationstemperatur des Metalls bleibt, d.h. der Temperatur, unterhalb der der Ring elastisch bleibt, und unterhalb der Temperatur (falls es sie gibt), bei der die thermische Ausdehnung des Metalls und des Endes des Elements die Vorspannung aufhebt. Der Ring übt eine radiale Spannkraft auf eine im wesentlichen zylindrische Oberfläche des Elements aus. Diese Spannkraft ist so hoch, daß keine Relativbewegung des Rings mehr auf dem Element möglich ist. Die Größe der Kraft hängt mit der Breite der zylindrischen Oberfläche zusammen. Die radiale Spannkraft kann durch Veränderung der Breite der Kontaktfläche zwischen dem Ring und dem Behandlungselement verändert werden. Je breiter das Kontaktband ist, umso intensiver ist die Einspannung, ohne daß dadurch die Längsflexibilität des Rings verändert würde.
Die Verbindung zwischen dem Ring und dem Element läßt keine Relativbewegung des Rings bezüglich des Elements zu. Jede Reibbewegung erzeugt nämlich Partikel. Eines der Ziele ist es aber gerade, den Modul für die Behandlung von ultrareinen Fluiden zu verwenden, ohne daß Verunreinigungen entstehen, insbesondere durch die Erzeugung von Partikeln.
Gemäß einer Variante erfolgt die Verbindung zwischen dem Element und dem Ring durch mechanisches Einspannen über einen Morsekegel. Das aktive Element, dessen Geometrie am Ende leicht konisch ist (kleiner als 5%), vom Morsekegeltyp, ist mit dem Ring verbunden, dessen Form die gleiche Geometrie aufweist.
Vorzugsweise kann der Ring elastisch so verformt werden, daß er leicht parallel zur Längsachse des Moduls verformt wird und sich wie ein Metallbalg verhält. Wenn das Behandlungselement aus einem Material mit hoher mechanischer Bruchgefahr besteht (Keramik, Glas, Kohlenstoff usw.), schützt der Aufbau mit dem Ring in Form eines Balgs aufgrund seiner Elastizität das Element gegen eventuelle Stöße, die vom Gehäuse übertragen werden könnten.
Der Ring besteht aus einem Material, das unter rostfreiem Stahl, einer Titanlegierung vom Typ TA6V der Firma PECHINEY, einer nickelreichen Legierung vom Typ N42, Dilver (P0 oder P1) der Firma IMPHY, Kovar der Firma WEST- INGHOUSE oder auch einer Legierung ausgewählt wird, die unter der Marke HASTELLOY bekannt ist. Diese Legierungen werden wegen ihres Ausdehnungskoeffizienten, ihrer hohen Kraft-Relaxationstemperatur und ihrer Korrosionsbeständigkeit gewählt.
Gemäß einer ersten Ausführungsform ist der Ring auf dem Gehäuse durch eine Schweißnaht befestigt, die durch Einstecken des äußeren Rands des Rings in eine in die Wand des Gehäuses eingeschnittene Rinne und durch partielles Schmelzen der Dicke der Wand des Gehäuses und des äußeren Rands des Rings erzielt wird, ohne daß dabei eine Zone geschmolzenen Metalls an der Innenoberfläche des Gehäuses auftritt.
Vorzugsweise werden der Ring und das Gehäuse oder seine Teile mit einem Wolfram-Inertgasverfahren verschweißt. Die Wolframelektrode und die zu verschweißenden Teile werden relativ zueinander in eine Drehbewegung um die Achse des zu bildenden Gehäuses in Drehung versetzt, so daß die Tiefe der geschmolzenen Zone (etwa 4 mm) bezüglich der Dicke der Wand (5 bis 7 mm) beherrscht werden kann. So ergibt sich eine breite Schweißnaht (etwa 0,5 mm).
Gemäß einer zweiten Ausführungsform wird der Ring auf dem Gehäuse durch eine Schweißnaht befestigt, die durch Einstecken des äußeren Rands des Rings in eine in die Wand des Gehäuses eingeschnittene Rinne und durch partielles Schmelzen der Dicke der Wand des Gehäuses gebildet wird, wobei aber der äußere Rand des Rings nicht schmilzt, sondern durch Schrumpfen der geschmolzenen Zone eingeklemmt wird, und ohne daß eine Zone geschmolzenen Metalls an der Innenoberfläche des Gehäuses auftritt.
Das Einspannen durch ein Schrumpfen der Schweißnaht ergibt zwischen dem Gehäuse und dem Ring eine Verbindung, die sowohl mechanisch sehr solide als auch absolut dicht ist.
Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß zum Zusammenbau des Moduls nur zwei Schweißnähte erforderlich sind, falls es zwei Ringe gibt, oder nur eine Schweißnaht im Fall nur eines Rings.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Moduls besteht darin, daß der Zusammenbau dichte Verbindungen ergibt. Es handelt sich um die Verbindung zwischen dem Ring und dem Gehäuse, aber auch um die Verbindung zwischen dem Ring und dem Element (oder seinem Ende), deren Dichtheit durch die engen Toleranzen der Abmessungen der Bauteile sowie die geringe Rauhigkeit ihrer Oberfläche gewährleistet ist.
Die Verbindung zwischen dem Ring und dem Gehäuse könnte auch durch Einwalzen oder Einspannen des Gehäuses auf dem Ring hergestellt werden.
Gemäß einer Variante ist mindestens eines der Enden des Elements mit dem Ring über einen auf dem Element befestigten Ansatz verbunden, der im wesentlichen zylindrisch geformt ist und aus einem porösen oder dichten Material besteht.
Der Ansatz ist in folgenden Fällen erforderlich:
- wenn das Ende des Behandlungselements nicht unmittelbar mit der Ausgangsöffnung des Moduls in Verbindung gebracht werden kann, entweder weil man das Element ganz durch einen stopfenartigen Ansatz verschließen will oder weil das Element teilweise verschlossen werden soll, um einen bevorzugten Verlauf des Fluids durch die seitlichen Wände zu erreichen, wobei man dann beispielsweise einen mikroporösen Ansatz wählt, oder auch, um die innere Geometrie des Elements so anzupassen, daß die inneren Kanäle mit dem Einlaß oder dem Auslaß des Moduls über einen rohrförmigen Ansatz in Verbindung stehen;
- wenn die mechanischen Eigenschaften des Elements für ein Einspannen nicht ausreichen: In diesem Fall besteht der Ansatz aus einem dichten oder porösen Material der gleichen oder einer anderen Art als das Element, aber mit einer ausreichenden mechanischen Haltbarkeit, um ein Einspannen zu erlauben;
- wenn die äußere Geometrie des Elements mit dem Spannen nicht in Einklang zu bringen ist: In diesem Fall muß der Ansatz eine zylindrische oder leicht konische Auflagefläche besitzen entsprechend der Geometrie des Rings.
Der Ansatz ist auf dem Behandlungselement entweder ohne jeden Kleber verbunden (thermisches Aufspannen, Aufpressen, Aufwalzen usw.) oder über ein Glas, ein Email, die bei hoher Temperatur schmelzen. In diesem Fall kann man ein Glas verwenden, ohne das Element zu beschädigen, da die Verbindung zwischen dem Element und dem Ansatz im allgemeinen erfolgt, ehe der Träger des Elements mit einer Membran oder beispielsweise einem katalytischen Material beschichtet wird. Nur ein Hochtemperaturglas besitzt Eigenschaften, die es für den Einsatz bei hoher Temperatur ohne die Gefahr einer Verschmutzung oder eines Bruchs unter den thermischen, mechanischen und chemischen Belastungen brauchbar machen, die auf den Modul einwirken.
Gemäß einer Verbesserung enthält das Element Stoffe, die chemisch mit bestimmten Bestandteilen (beispielsweise Verunreinigungen) des zu verarbeitenden Fluids reagieren können, um diese Bestandteile zu fixieren oder zu denaturieren.
Gemäß einer ersten Ausführungsform enthält der Modul ein Behandlungselement mit mehreren Kanälen und einer sterilisierenden Membran und wasserabweisender Oberfläche, wobei der mittlere Durchmesser der Poren höchstens 0,8 µm beträgt.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform enthält der Modul ein Behandlungselement bestehend aus einem porösen Material, das an jedem Ende einen Ansatz aus dichtem Material der gleichen Art wie das Element selbst trägt, wobei der Ansatz durch Einspannen mit einem Ring aus einer Legierung verbunden ist, die unter den an Nickel reichen Legierungen ausgewählt wird, und wobei der Ring am Gehäuse aus rostfreiem Stahl angeschweißt ist, dessen Innenseite elektropoliert ist.
Gemäß einer dritten Ausführungsform enthält der Modul ein Behandlungselement aus dichtem Material, dessen Wände mit einem katalytischen Material beschichtet sind und das wabenförmig ist oder mehrere Kanäle besitzt.
Ein Modul gemäß der vorliegenden Erfindung hat den Vorzug, in einem weiten Temperaturbereich und insbesondere bei hohen Temperaturen (mehrere 100ºC) mit oder ohne Wärmezyklen verwendbar zu sein. Er hat den weiteren Vorzug, daß keinerlei organische oder anorganische Verbindungsmittel vorhanden sind, die altern könnten oder unter der Wirkung von thermischen, mechanischen oder chemischen Einflüssen aufgrund der Benutzungsbedingungen beschädigt werden könnten.
Schließlich liegt ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Moduls darin, daß die innere Oberfläche kein Material enthält, das störende Unreinheiten fixieren und dann wieder abgegeben könnte, wie z.B. organische Materialien, Wasserdampf oder feste Mikropartikel, die ggf. in dem zu behandelnden Gas enthalten sein können. Dieser Vorteil ist besonders wichtig bei Anwendungen zur Behandlung von sehr reinen Gasen. Ein erf indungsgernäßer Modul kann auf zahlreichen Gebieten der Elektronikindustrie, der Chemie, der pharmazeutischen und der Nahrungsmittelindustrie eingesetzt werden.
Andere Merkmale und Vorzüge der vorliegenden Erfindung werden nun anhand von nicht beschränkend zu verstehen den Ausführungsbeispielen und der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Figur 1 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Modul.
Figur 2 zeigt vergrößert den Übergang zwischen dem Gehäuse, dem Ring und dem Element des in Figur 1 gezeigten Moduls.
Figur 3 zeigt die Lage des Rings und der Teile des Gehäuses des Moduls aus Figur 1 vor dem Verschweißen.
Figur 4 zeigt die gleichen Teile wie Figur 3 nach dem Verschweißen.
Figur 5 entspricht Figur 4 und zeigt eine Variante der Verschweißung zwischen dem Gehäuse und dem Ring aus Figur 3 nach dem Verschweißen.
Die Figuren 6 und 7 entsprechen Figur 2 und zeigen zwei Varianten der Verbindung zwischen dem Gehäuse, dem Ring und dem Element.
Figur 8 zeigt eine Ausführungsvariante eines Separatormoduls gemäß der Erfindung, der das Prinzip des tangentialen Filterns verwendet.
Figur 9 zeigt eine Variante der Verbindung zwischen Gehäuse, Ring und Element aus Figur 8.
Die Figuren 10 und 11 zeigen zwei Ausführungsvarianten eines Moduls zur Gasreinigung gemäß der Erfindung für den Fall, daß das Behandlungselement einen reaktiven Stoff enthält.
Figur 12A zeigt vergrößert eine Verbindung zwischen Ring und Element im Fall von zwei Ringen.
Figur 12B zeigt vergrößert den gleichen Übergang zwischen Ring und Element im Fall nur eines Rings&sub6;
Figur 13A zeigt eine Verbindung zwischen Ring und Element durch inverses Einspannen.
Figur 13B zeigt eine andere Variante einer Verbindung zwischen Ring und Element durch inverses Einspannen.
Figur 14 zeigt schematisch eine Verbindung zwischen Ring und Element durch Einpressen eines Morsekegels.
Ein Filtermodul mit starrem Element gemäß der Erfindung ist in Figur 1 gezeigt. Er enthält:
- ein zylindrisches Gehäuse 13 bestehend aus mehreren miteinander verschweißten Teilen 1, 2, 3;
- ein Behandlungselernent 4 in Rohrform mit einem inneren Kanal 16, der durch eine poröse Wand 18 begrenzt ist. Die Enden 14 und 15 des Elements enthalten Ansätze 5 und 8 mit einer zylindrischen Auflagefläche 9. Der Ansatz 5 ist durchgehend und verstopft den inneren Kanal 16 des Elements 4, während der Ansatz 8 eine axiale Öffnung für den inneren Kanal 16 aufweist;
- zwei Metallringe 6 und 7, die je erfindungsgemäß einerseits durch Festspannen an den Ansätzen 5 und 8 des Behandlungselements und andererseits durch Verschweißen am Gehäuse 13 befestigt sind. Der eine Ring 6 enthält eine Öffnung 10 für den Durchlaß des Fluids.
Auslaß und Einlaß des zu behandelnden Fluids erfolgen durch die Öffnungen 11 und 12, die sich in der Achse des Kanals 16 an je einem Ende des Moduls befinden.
Bei einem solchen Modul erfolgt der Durchfluß des zu behandelnden Fluids von der äußeren seitlichen Oberfläche des Behandlungselements 4 zur inneren Oberfläche des Kanals 16. Der Umlauf des Fluids ergibt sich folgendermaßen: Der Einlaß des Fluids liegt an der Öffnung 12 am Ende des Moduls. Dann verläuft das Fluid durch die Öffnung 10 im Ring 6 und entlang der äußeren Seitenoberfläche des Elements 4. Es durchquert dann die Wand 18 des Elements 4 und fließt durch den inneren Kanal 16 und das Ende 14 des Elements mit dessen Auslaßöffnung 17 zur Öffnung 11 am anderen Ende des Moduls.
Figur 2 zeigt vergrößert die Verbindung zwischen Gehäuse, Ring und Behandlungselement aus Figur 1. Das Behandlungselement 4 enthält einen zentralen aktiven Bereich und trägt an seinem Ende 15 den Ansatz 5. Der Ring 6 ist auf die zylindrische Auflagefläche 9 des Ansatzes 5 aufgespannt. Die Verbindung zwischen dem Ring und dem Gehäuse liegt auf der Seitenfläche des Gehäuses 13 am Übergang der Teile 2 und 3.
Die Befestigung des Rings 6 am Gehuse 13 geschieht folgendermaßen (siehe die Figuren 3 und 4): Eine Rinne 19 wird in die Teile 2 und 3 des Gehäuses 13 eingeschnitten, derart, daß der äußere Rand GEFH des Rings 6 genau hineinpaßt. Figur 3 zeigt die Situation vor dem Verschweißen.
Wie Figur 4 zeigt, erfolgt das Verschweißen von außen, so daß nur ein Teil der Wanddicke der Teile 2 und 3 des Gehäuses 13 und nur der äußere Rand EF des Rings 6 schmilzt. Die geschmolzene Zone ist mit JMNK bezeichnet.
Die Verfestigung der geschmolzenen Zone erfolgt unter Schrumpfen, so daß der Rand des Rings 6 stark eingeklemmt wird und die Dicke MN oder PQ deutlich geringer als die ursprüngliche Dicke EF oder GH des Rings 6 wird. Das Einspannen aufgrund des Schrumpfens der Schweißnaht ergibt zwischen dem Gehäuse 13 und dem Ring 6 eine Verbindung, die sowohl mechanisch sehr solide als auch absolut dicht ist.
Die Verbindung zwischen dem Ring und dem Gehäuse wird so hergestellt, daß keine freie Oberfläche von geschmolzenem Metall im Inneren des Gehäuses 13 während des Schweißvorgangs entsteht. Diese Methode hat den Vorteil, daß einerseits keine Metalipartikel während dieser Operation emittiert werden und später gefangene Partikel freigesetzt werden und daß andererseits der Oberflächenzustand im Umfeld der Schweißzone durch Kondensation von verdampftem Metall während der Operation nicht verändert wird. Schließlich erlaubt diese Methode die Begrenzung der geschmolzenen Zone auf den äußeren Teil der Wanddicke des Gehäuses 13, d.h. etwa 4 mm bei einer Gesamtwanddicke von 5 bis 7 mm.
Wenn die innere Oberfläche des Gehäuses 13 besondere Merkmale wie elektropolierte, passivierte, verchromte Oberfläche usw. aufweisen soll, kann man diese Oberflächenbehandlungen an den Teilen vor dem Verschweißen vornehmen. Nach dem Verschweißen besitzt die gesamte innere Oberfläche des Gehäuses 13 weiter diese Eigenschaften, während die Gehäuse von bekannten Moduln, die nach anderen Verfahren, d.h. ohne den Ring 6 zusammengebaut werden, innere Oberflächen mit einem geschmolzenen und dann wieder erstarrten Metallband aufweisen. Mit Ausnahme des Behandlungselements 4 können alle anderen Bauelemente so hergestellt werden, daß die innere Oberfläche des Moduls poliert ist, d.h. hinsichtlich der metallischen Teile elektropoliert, um keine Feststoffpartikel freizusetzen. Diese innere Oberfläche kann auch passiviert sein, um der Korrosion zu widerstehen.
Gemäß einer Ausführungsform dieses Moduls
- besteht das Gehäuse 13 aus rostfreiem Stahl des Typs 316L, das an der Innenseite elektropoliert ist;
- ist das Behandlungselement 4 ein einzelnes Gasfilterrohr einer Länge von 2 bis 20 cm aus Keramik (Aluminiumoxid Al&sub2;O&sub3;) mit einer Beschichtung aus Aluminiumoxid, deren Porendurchmesser 0,1 µm beträgt (Membralox P19-40 von SCT) und mit einem Ansatz 5 und 8 aus dichtem Aluminiumoxid an jedem Ende, der mit Hilfe eines Glases angeklebt ist;
- besteht jeder Ring 6 und 7 in Form eines Balgs aus einer Legierung mit 41% Nickel und 59% Eisen (N42 der Firma IMPHY) und ist an das Gehäuse 13 gemäß der in Figur 2 gezeigten Variante angeschweißt.
Die wesentlichen Merkmale sind folgende:
* Außendurchmesser der zylindrischen Auflagefläche des keramischen Ansatzes: 22,084 mm ± 0,002 mm
* Ausdehnungskoeffizient von Alurniniumoxid 7 10&supmin;&sup6;/ºC
* Oberflächenrauheit der Keramik auf der zylindrischen Auflagefläche: Ra = 1,1 bis 1,3 µm (Ra ist der mittlere arithmetische Abstand der Rauhigkeit)
* Breite der zylindrischen Auflagefläche: 3 mm
* Temperatur beim Zusammenbau des Ansatzes aus Aluminiumoxid: 20ºC
* Innendurchmesser der zylindrischen Auflagefläche des Rings aus N42 bei 20ºC vor dem Zusammenbau: 22,050 mm ± 0,003 mm
* Innendurchmesser des heißen Rings aus N42 während des Zusammenbaus: 22,090 mm
* Oberflächenrauheit der zylindrischen Auflagefläche des Rings: Ra = 1,75 µm
* Ausdehnungskoeffizient der Legierung N42: 5 10&supmin;&sup6;/ºC
* Kräfte-Relaxationstemperatur der Legierung N42: > 500ºC
* Temperatur beim Zusammenbau des Rings: 350ºC
* Betriebstemperatur des Moduls: etwa 450ºC
* Innendurchmesser des zylindrischen Teils des Gehäuses: 43 mm
* Außendurchmesser des zylindrischen Teils des Gehäuses: 53 mm
* Außendurchmesser des Rings vor dem Verschweißen: 44,6 mm
Die Teile 2 und 3 des Gehäuses 13 und der Ring 6 werden für das Verschweißen zusammengebaut, wie dies Figur 3 zeigt. Dabei gilt: GE=HF=0,8 mm und EF=GH=0,45 mm. Nach dem Verschweißen (Figur 4) ergeben sich folgende Werte: PM=QN=0,6 mm und MN=PQ=0,37 mm.
Der Modul wurde Tests mit folgenden Ergebnissen unterworfen:
* Reißfestigkeit des Rings bezüglich des Ansatzes bei 20ºC: 3700 N
* Lecktest bei Luft: das Gehäuse wird evakuiert und der Modul einem 50-fach wiederholten Wärmezyklus zwischen 20ºC und 400ºC unterworfen. Dabei ergibt sich ein Leck
- vor den Wärmezyklen: 5 10&supmin;&sup6;atm cm³ s&supmin;¹
- nach den Wärmezyklen: 6 10&supmin;&sup7;atm cm³ s&supmin;¹
Dieser Unterschied zwischen den Leckwerten vor und nach den thermischen Zyklen ist ohne Bedeutung.
* Partikelfreigabetest: Diese Messung erfolgt in einem Partikelzähler mit Kondensationskern (CNC Typ 3022 der Firma TSI): es sind keine Partikel größer als 0,01 um während eines Tests einer Dauer von 5 Minuten mit einem Luftdurchsatz im Filter von 9 cm³/s feststellbar.
Ein erfindungsgernäßer Modul wie in Figur 1 gezeigt kann für folgende Zwecke verwendet werden:
- Filter für Gase, insbesondere korrosive Gase, oder für Flüssigkeiten, die bei der Herstellung von Halbleitern, insbesondere integrierten Schaltungen, Verwendung finden,
- Reiniger für Gase oder Flüssigkeiten,
- Separatoren, Reiniger oder Gasfilter mit größeren Abmessungen und mehreren Elementen einer Länge in der Größenordnung eines Meters,
- Fermentierschächte, die eine für Mikroorganismen dichte Verbindung zwischen dem oberhalb des Flüssigkeitsspiegels im Fermenter befindlichen Gas und der Außenatmosphäre herstellen. In diesem Fall ist das aktive Element ein Mehrkanalelement und die Membran muß eine sterilisierende Membran sein (mittlerer Porendurchmesser ≤ 0,8 µm). Vorzugsweise besitzt die Membran eine wasserabstoßende Oberfläche, um zu vermeiden, daß Wasserdampf, der dort kondensiert, den Durchlaß für das Gas behindert;
- poröse Vorrichtungen mit chemischen Mitteln oder Katalysatoren, die in der Porosität fixiert sind und Gase oder Flüssigkeiten behandeln sollen, die durch diese Poren strömen und dabei mit den chemischen Elementen oder Katalysatoren reagieren, insbesondere um diese Gase oder Flüssigkeiten zu reinigen.
Diese Filter oder porösen Elemente können Membranelemente sein, d.h. aus einem Träger mit grober Porosität und einer oder mehreren Schichten mit feinerer Porosität gebildet werden.
Figur 5 zeigt eine andere Variante der Verbindung zwischen dem Gehäuse und dem Ring. Die Schweißung erfolgt von außerhalb, so daß nur ein Teil der Dicke des Bauteils 2 oder 3 des Gehäuses 13 schmilzt, ohne daß die Schmelzzone sich bis zum äußeren Rand EF des Rings 6 erstreckt. Die Schmelzzone ist mit JKL bezeichnet. Der Ring wird durch Einspannen aufgrund des Schrumpfens der geschmolzenen Zone gehalten, wodurch sich die Rinne 19 verengt.
In den Figuren 6 und 7 sind Varianten der Lage der Verbindung zwischen dem Ring und dem Gehäuse dargestellt.
Gemäß einer ersten Variante ist der Ring 66 an die Querseite des Gehäuses 613 am Ende des Moduls angeschweißt, und zwar am Übergang zwischen den Teilen 62 und 63 (Figur
6).
Gemäß einer zweiten Variante ist der Ring 76 im Schnittpunkt der stirnseitigen und seitlichen Flächen des Gehäuses 713 im Übergang zwischen den Teilen 72 und 73 angeschweißt (Figur 7).
Figur 8 zeigt einen Modul mit einem Behandlungselement 84, das einen durch eine Wand 818 begrenzten Innenkanal 816 besitzt. Jedes Ende 814 und 815 ist mit einem Ring 87 bzw. 86 verbunden. Das Einspannen der Ringe 86 und 87 erfolgt unmittelbar auf der zylindrischen Auflagefläche 89 des Behandlungselements 84. Die Ringe 86 und 87 sind außerdem auf die stirnseitige Fläche des Gehäuses 813 in Höhe der Einlaßöffnung 811 bzw. der Auslaßöffnung 812 in der Achse des Moduls aufgeschweißt. Außerdem besitzt das Gehäuse 813 eine zweite Auslaßöffnung 800 in der Seitenwand.
Ein solcher Modul arbeitet nach dem Prinzip der tangentialen Filtrierung. Das Fluid verläuft wie in Figur 8 durch die Pfeile angedeutet. Das zu behandelnde Fluid gelangt in den Modul durch die Öffnung 811, welche mit dem Ende 814 des Elements 84 in Verbindung steht, und dringt in den Innenkanal 816 ein, dessen Oberfläche mit einer Separatormembran bedeckt oder imprägniert ist. Es ergibt sich also eine Teilung des Fluids in zwei Ströme: ein Teil des Fluids fließt tangential entlang der Innenoberfläche des inneren Kanals 816 des Elements 84 und durchquert die Wand 818 des Elements 84 nach dem Austausch mit der Membran. Dann fließt dieser Teil entlang der äußeren seitlichen Oberfläche des Elements 84 zur Auslaßöffnung 800 in der Wand des Gehäuses 813. Ein anderer Teil des Fluids verläuft zum anderen Ende 815 des Elements 84 und tritt aus dem Modul durch die Öffnung 812 aus.
Das Behandlungselernent 84 ist ein zylindrisches Element aus porösem Kohlenstoff, das mit einer mikroporösen Membran (mittlerer Porendurchmesser 1 nm) bedeckt ist. Die Enden 814 und 815 sind mit verglastem Kohlenstoff bedeckt und durch Einspannen mit den Ringen 87 und 86 verbunden. Die Ringe 86 und 87 sind balgartig und bestehen aus einer Titanlegierung vorn Typ TA6V von PECHINEY mit 6% Aluminium- und 4% Vanadiumzusatz. Dieses Material wird aufgrund der thermnomechanischen Eigenschaften und der hohen Korrosionsbeständigkeit in einem Milieu gewählt, das nicht NaCl enthält. Das Gehäuse 813 besteht aus dem gleichen Material, was das Problem der Korrosion löst und den Zusammenbau des Rings mit dem Gehäuse durch Verschweißen erleichtert.
Die wesentlichen Merkmale jedes Rings und des Elements sind folgende:
* Außendurchmesser der zylindrischen Auflagefläche aus verglastem Kohlenstoff des Elements bei 20ºC: 32,000 mm ± 0,003 mm
* Ausdehnungskeffizient des Kohlenstoff: 5 10&supmin;&sup6;/ºC
* Oberflächenrauheit der zylindrischen Auflagefläche aus verglastem und rektifiziertem Kohlenstoff: Ra = 0,2 µm
* Breite der zylindrischen Auflagefläche aus verglastem Kohlenstoff: 4 mm
* Temperatur beim Einbau des Endes aus verglastem Kohlenstoff: 20ºC
* Innendurchmesser der zylindrischen Auflagefläche des Rings aus TA6V bei 20ºC vor dem Zusammenbau: 31,930 mm ± 0,003 mm
* Oberflächenrauheit der zylindrischen Auflagefläche des Rings vor dem Zusammenbau: Ra = 0,5 µm
* Ausdehnungskoeffizient der Legierung TA6V: 10 10&supmin;&sup6;/ºC
* Elastizitätsgrenze: 900 MPa
* Kräfte-Relaxationstemperatur: 730 ºC
* Temperatur beim Zusammenbau des Rings: 270ºC
Die wesentlichen Merkmale dieser Verbindung sind folgende:
* Reißkraft der Verbindung zwischen Ansatz und Ring bei 20ºC: > 5000 N
* maximale Verwendungstemperatur: 400ºC. Oberhalb dieses Werts wird die Einspannkraft zu schwach, um die Aufgabe der Abdichtung und des mechanischen Halts zu erfüllen.
Diese Verbindungstechnik durch Einspannen bei einer relativ niedrigen Temperatur im Vergleich zur Sintertemperatur der Membran hat den Vorteil, daß Schichten oder Membranen nicht verändert werden, mit denen das Element beschichtet ist. Solche Veränderungen können sich ergeben, wenn man Verfahren wie das Aufspritzen von geschmolzenem Material z.B. Flammspritzen mit metallischem oder keramischem Material verwendet, und zwar aufgrund des Übergangs der von der Flamme erzeugten Wärme.
Mit einem solchen Modul kann man Membranseparatoren für Gase oder Flüssigkeiten herstellen. Dieser Modul ist besonders geeignet für das Prinzip der tangentialen Filtrierung, für die Extraktion von Asphaltenen aus Schweröl oder Resten unter überkritischen Temperaturbedingungen (etwa 230ºC) und Druckbedingungen (etwa 25 Bar). Der Modul kann auch für die Wiedergewinnung von Cracking-Katalysatoren nach dem gleichen Prinzip der tangentialen Filtrierung durch ein Element verwendet werden, das eine Membran von 0,2 mm Dicke besitzt. Die Betriebswerte der Temperatur und des Drucks sind deutlich höher als im vorhergehenden Fall.
In Figur 9 ist eine Variante der Verbindung zwischen Gehäuse, Ring und Element gezeigt, bei der der Zusammenbau über einen Ring 96 erfolgt, der auf die zylindrische Aufla gefläche 99 am Ende 915 des Behandlungselements 94 aufgespannt ist. Dieser Ring 96 ist seinerseits auf das die Stimseite des Gehäuses 913 bildende Teil 92 in Höhe der sich in der Achse des Moduls befindenden Öffnung 912 aufgeschweißt.
Gemäß anderen Verbindungsvarianten der in Figur 9 gezeigten Art, in der der Ring 96 mit dem Gehäuse 913 auf der Stirnseite in Höhe der Öffnung 912 verbunden ist, erfolgt der Zusammenbau zwischen dem Gehäuse und mehreren Behandlungselementen über Ringe, die auf Ansätze an den Enden der Elemente aufgespannt sind, wobei diese Ringe selbst wieder auf eine Lochplatte aufgeschweißt oder aufgewalzt sind, die den Querschnitt des Gehäuses erfüllt. Diese Verbindung ist für Separatoren, Reiniger oder Gasfilter mit großen Abmessungen bestimmt, die mehrere Elemente einer Länge von etwa 1 m besitzen.
In Figur 10 ist ein Gasreiniger mit einem rohrförmigen Element 104 gezeigt, dessen Wand 118 porös ist und dessen innerer Kanal 116 Stoffe 100 enthält, die chemisch mit gewissen Verunreinigungen des Gases reagieren, um sie zu fixieren oder zu denaturieren&sub4; Jedes Ende 114 und 115 des Elements 104 enthält eine zylindrische Auflagefläche 109, auf der Ringe 107 und 108 in Form eines Balgs aus Hastelloy C22 aufgespannt sind. Der Ring 107 besitzt eine Öffnung 119 für den Durchlaß des Gases. Die Ringe 106 und 107 sind ihrerseits an dem Gehäuse 113 angeschweißt, das aus dem gleichen Material C22 besteht. In der Achse des Moduls befinden sich eine Einlaßöffnung 112 und eine Auslaßöffnung 111 für das Gas. Der Umlauf des Gases im Modul ist durch Pfeile angedeutet.
In dieser Variante eines erfindungsgemäßen Moduls dringt das zu behandelnde Gas in den Modul durch den Einlaß 112 ein, urnstreicht das reaktive Milieu 100 im inneren Kanal 116 des Elements 104, durchquert die poröse Wand 118 des Elements 104 und tritt behandelt aus dem Modul durch die Öffnung 111 aus, und zwar direkt oder nach Durchquerung des Rings 117 durch das Loch 119.
Die wesentlichen Merkmale jedes Rings und des Elements sind folgende:
* mittlerer Porendurchmesser des Elements: 12 µm
* Außendurchmesser der zylindrischen Auflagefläche des Elements: 32,000 mm + 0,003 mm
* Ausdehnungskeffizient des Aluminiumoxids: 7 10&supmin;&sup6;/ºC
* Oberflächenrauheit der zylindrischen Auflagefläche: Ra = 0,8 µm
* Breite der zylindrischen Auflagefläche: 5 mm
* Temperatur beim Zusammenbau des keramischen Elements: 20ºC
* Innendurchmesser des Rings aus Hastelloy C22 bei 20ºC: 31,910 mm ± 0,003 mm
* Oberflächenrauheit der zylindrischen Auflagefläche des Rings vor dem Zusammenbau: Ra = 0,4 µm
* Ausdehnungskoeffizient des Materials C22: 14 10&supmin;&sup6;/ºC
* Temperatur beim Zusammenbau des Rings: 250ºC
* Betriebstemperatur, oberhalb der die Einspannkräfte unzureichend werden: 350ºC
Ein Gasreiniger eines anderen Konzepts ist in Figur 11 gezeigt. Die reaktiven Stoffe 500 befinden sich außerhalb des porösen Elements 504, das als Hohlzylinder mit einer porösen Wand 518 und einem inneren Kanal 516 ausgebildet ist. Jedes Ende 514 und 515 des Elements 504 besitzt einen Ansatz 508 und 505. Der Ansatz 505 dient als Stopfen für den Kanal 516, während der Ansatz 508 eine Öffnung 517 besitzt, die den Kanal 516 mit der Auslaßöffnung 511 in der Achse des Moduls in Verbindung bringt. Der Einlaß in den Modul erfolgt über die Öffnung 512, die sich ebenfalls in der Achse des Moduls am anderen Ende befindet. Jeder Ansatz 505 und 508 enthält eine zylindrische Auflagefläche 509, auf die ein Ring 506 und 507 aufgespannt ist. Der Ring 506 besitzt eine Öffnung 510 für den Durchlaß des Gases&sub6; Die Ringe 506 und 507 sind andererseits auf die Querfläche des Gehäuses 513 am Übergang der Teile 51 und 53 bzw. 52 und 53 angeschweißt.
In diesem Fall dringt das zu behandelnde Gas durch die Öffnung 512 in den Modul ein, durchquert den Ring 506 durch die Öffnung 510, umstreicht die aktiven Stoffe 500, die sich im Zwischenraum 50 zwischen dem Behandlungselement 504 und dem Gehäuse 513 befinden, dringt durch die poröse Wand 518 des Elements 504 hindurch, durchströmt den inneren Kanal 516 des Elements 504 und tritt durch die Öffnung 517 des Ansatzes 508 aus, die mit der Auslaßöffnung 511 des Moduls in Verbindung steht.
Das Behandlungselernent 504 ist aus poröser Keramik, während die Ansätze 505 und 508 aus dichter Keramik und die Ringe 506 und 507 aus Hastelloy C22 sind. Das Gehäuse 513 besteht aus demselben Material wie die Ringe 506 und 507. Der Modul enthält weiter einen Reaktionsstoff 500, der von mit Platin beschichteten Aluminiumoxidpartikeln gebildet wird und sich im Raum 50 zwischen dem Element 504 und dem Gehäuse 513 befindet.
Die wesentlichen Merkmale jedes Rings und des Elements sind folgende:
* Außendurchmesser der zylindrischen Auflagefläche des Elements bei 20ºC: 20,000 mm ± 0,003 mm
* Ausdehnungskeffizient des Aluminiumoxids: 7-10&supmin;&sup6;/ºC
* Oberflächenrauheit der zylindrischen Auflagefläche: Ra = 0,15 µm
* Breite der zylindrischen Auflagefläche: 5 mm
* Temperatur beim Zusammenbau des keramischen Ansatzes: 20ºC
* Innendurchmesser der zylindrischen Auflagefläche des Rings bei 20ºC: 19,940 mm ± 0,003 mm
* Oberflächenrauheit der zylindrischen Auflagefläche des Rings vor dem Zusammenbau: Ra = 0,25 µm
* Ausdehnungskoeffizient des Materials C22: 14 10&supmin;&sup6;/ºC
* Breite der zylindrischen Auflagefläche: 5 mm
* Temperatur beim Zusammenbau des Rings: 270ºC
Die wesentlichen Merkmale dieser Verbindung sind folgende:
* Reißkraft der Verbindung zwischen Ansatz und Ring bei 20ºC: > 5000 N
* Betriebstemperatur, oberhalb der die Einspannkraft nicht mehr ausreicht: 350ºC
Ein solcher Separatormodul mit einer porösen Membran zur Aufnahme eines Katalysatorbetts ist verwendbar bei einer katalytischen Gasreaktion wie der Benzolhydrierung, die bei etwa 260ºC abläuft, d.h. bei einer Temperatur, bei der der Umwandlungsgrad nahe 100% beträgt.
Die Figuren 12A und 12B zeigen vergrößert eine Verbindung zwischen Ring und Element im Fall eines Elements 24, bei dem ein Ende 214 einen Ansatz 28 trägt.
Gemäß Figur 12A ist das Element 24 mit zwei Ringen 26 und 27 verbunden, von denen einer 26 unmittelbar auf das Ende 215 des Elements 24 aufgespannt ist, während der andere 27 auf den Ansatz 28 aufgespannt ist, der vom Ende 214 des Elements 24 getragen wird.
In Figur 12B sieht man nur einen Ring 26, der unmittelbar auf das Ende 215 des Elements 24 aufgespannt ist.
Die Figuren 13A und 13B zeigen eine Verbindung zwischen Ring und Element durch inverses Aufspannen gemäß zwei Ausführungsvarianten.
In Figur 13A sind Ansätze 35 und 38 an je einem der Enden 314 und 315 eines Elements 34 auf die zylindrische Auflagefläche 39 aufgespannt, die sich an jedem der Ringe 36 bzw. 37 befindet. Beim sogenannten inversen Aufspannen steckt man ein Bauteil, nämlich die Ringe 36 und 371 in ein Spannglied, das hier durch die Ansätze 35 und 38 gebildet wird. Die Ringe 36 und 37 sind andererseits gemäß einer zur Achse des Elements senkrechten Richtung fixiert.
Figur 13B zeigt das inverse Einspannen von zwei Ringen 336 und 337 in die Ansätze 35 und 38, die je eine zylindrische Auflagefläche 39 an dem Ende 314 bzw. 315 des Elements 34 besitzen. Die Ringe 336 und 337 sind am anderen Ende gemäß einer zur Achse des Elements parallelen Richtung befestigt.
Figur 14 zeigt einen Modul, der ein rohrförmiges Behandlungselement 44 mit einem inneren Kanal 416 und einer porösen Wand 418 besitzt und durch mechanisches Aufspannen mit Ringen 46 und 47 verbunden ist, die geringfügig konisch sind. Der Ring 46 besitzt eine Öffnung 410 für den Durchlaß des Fluids. Die Enden 414 und 415 des Elements 44 besitzen je einen Ansatz 45 und 48, dessen Bohrung die gleiche Geometrie wie die Ringe 46 und 47 besitzt. Der Ansatz 45 dient als Stopfen für den inneren Kanal 416 des Elements 44, während der Ansatz 48 eine Öffnung 417 besitzt, die den inneren Kanal 416 mit der Auslaßöffnung 411 des Moduls in Verbindung bringt. Das Aufspannen der Ansätze 45 und 48 auf die konischen Auflageflächen 409 der Ringe 46 und 47 erfolgt durch kräftiges Ineinanderdrücken der beiden Konusteile vom Morsekegeltyp, dessen Halbwinkel an der Spitze etwa 1,5º beträgt. Die Ringe 45 und 48 sind am anderen Ende am Gehäuse 413 in Höhe der Einlaßöffnung 412 bzw. Auslaßöffnung 413 angeschweißt, die sich in der Achse des Moduls befinden.
Das Fluid, dessen Umlauf durch Pfeile angedeutet ist, dringt durch den Einlaß 412 ein, durchquert den Ring 46 durch die Öffnung 410, strömt entlang der seitlichen Außenwand des Elements 44, durchquert die Wand 418 und verläuft zum Ende 4l4durch den inneren Kanal 416. Schließlich strömt es durch die Öffnung 417 des Ansatzes 48 und verläßt den Modul am anderen Ende durch die Öffnung 411.

Claims

1. Modul zum Filtrieren, Trennen, Reinigen eines Fluids oder zur katalytischen Umwandlung,

- mit einer im wesentlichen zylindrischen Metallhülle (13), auch Gehäuse genannt,

- mit mindestens einem starren Behandlungselement (4) bestehend aus einem dichten oder porösen Material, das unter keramischen Materialien, Kohlenstoff, gesintertem Glas und einem gesinterten Metall ausgewählt wird, wobei mindestens eines der Enden (5) des Elements im wesentlichen zylindrisch ist und seine Achse parallel zu der der Hülle (13) verläuft,

- mit einem durch die Innenwand des Gehäuses und die Außenwand des Behandlungselemente begrenzten Raum,

- mit mindestens einem Metallteil in Form eines Rings (6), der elastisch verformbar ist und einerseits am Gehäuse (13) sowie andererseits an dem Ende (5) des Elements (4) befestigt ist,

dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Ring (6) und dem Ende (5) des Elements (4) durch thermisches oder mechanisches Aufspannen erfolgt und daß das Fluid in dem durch die Innenwand des Gehäuses und die Außenwand des Behandlungselements begrenzten Raum strömt.

2. Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring auf dem Gehäuse durch eine Schweißnaht befestigt ist, die durch Einstecken des äußeren Rands des Rings in eine in die Wand des Gehäuses eingeschnittene Rinne und durch partielles Schmelzen der Dicke der Wand des Gehäuses und des äußeren Rands des Rings erzielt wird, ohne daß dabei eine Zone geschmolzenen Metalls an der Innenoberfläche des Gehäuses auftritt.

3. Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring auf dem Gehäuse durch eine Schweißnaht befestigt wird, die durch Einstecken des äußeren Rands des Rings in eine in die Wand des Gehäuses eingeschnittene Rinne und durch partielles Schmelzen der Dicke der Wand des Gehäuses gebildet wird, wobei aber der äußere Rand des Rings nicht schmilzt, sondern durch Schrumpfen der geschmolzenen Zone eingeklemmt wird, und ohne daß eine Zone geschmolzenen Metalls an der Innenoberfläche des Gehäuses auftritt.

4. Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring eine radiale Einspannkraft auf eine im wesentlichen zylindrische Oberfläche des Elements ausübt, wobei die Größe dieser Kraft von der Breite der Oberfläche abhängt.

5. Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Ring und dem Element keinerlei Relativbewegung des Rings bezüglich des Elements erlaubt.

6. Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Enden des Elements mit dem Ring über einen auf dem Element befestigten Ansatz verbunden ist, der im wesentlichen zylindrisch geformt ist und aus einem porösen oder dichten Material besteht.

7. Modul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz mit dem Element über ein bei hoher Temperatur schmelzendes Glas verbunden ist.

8. Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Ring und dem Element durch mechanisches Aufspannen von Morsekegeln erfolgt.

9. Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring aus einem Material hergestellt wird, das aus rostfreiem Stahl, einer Titanlegierung und einer an Nickel reichen Legierung ausgewählt wird.

10. Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Element Stoffe enthält, die mit bestimmten Bestandteilen des zu behandelnden Fluids chemisch reagieren können.

11. Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß er ein mehrere mit einer Membran versehene Kanäle enthaltendes Behandlungselement vom Sterilisiertyp mit wasserabweisender Oberfläche enthält, wobei der Durchmesser der Poren höchstens 0,8 µm beträgt.

12. Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Behandlungselement bestehend aus einem porösen Material enthält, das an jedem Ende einen Ansatz aus dichtem Material der gleichen Art wie das Element selbst trägt, wobei der Ansatz durch Einspannen mit einem Ring aus einer Legierung verbunden ist, die unter den an Nickel reichen Legierungen ausgewählt wird, und wobei der Ring am Gehäuse aus rostfreiem Stahl angeschweißt ist, dessen Innenseite elektropoliert ist.

13. Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Behandlungselement aufweist, das wabenförmig ist oder mehrere Kanäle enthält und aus einem dichten Material besteht, dessen Wände mit einem katalytischen Material beschichtet sind.