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DE69415910T2 - Spiralförmig gewickelter Filtrationsmodul mit einem Flansch zur Verhinderung der Bypass-Strömung - Google Patents

Spiralförmig gewickelter Filtrationsmodul mit einem Flansch zur Verhinderung der Bypass-Strömung

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DE69415910T2
DE69415910T2 DE69415910T DE69415910T DE69415910T2 DE 69415910 T2 DE69415910 T2 DE 69415910T2 DE 69415910 T DE69415910 T DE 69415910T DE 69415910 T DE69415910 T DE 69415910T DE 69415910 T2 DE69415910 T2 DE 69415910T2
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DE
Germany
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cartridge
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David M. Medford Massachusetts 02155 Colby
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Kovalus Separation Solutions LLC
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Koch Membrane Systems Inc
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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D63/00Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/10Spiral-wound membrane modules
    • B01D63/106Anti-Telescopic-Devices [ATD]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D63/00Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/10Spiral-wound membrane modules
    • B01D63/101Spiral winding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D65/00Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes

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  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Filtration Of Liquid (AREA)

Description

  • Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet der Membranfiltration und insbesondere auf eine verbesserte Vorrichtung zum Vermeiden des Vorbeifließens eines Zuführungsflusses von dem Membranfiltrationsmodul.
  • Semipermeable Membranen werden sowohl bei umgekehrter Osmose bei hohem Druck und Tiefdruck-Membranfiltration, wie Ultrafiltrations- und Mikrofiltrationsverfahren eingesetzt. Eine typische Filterpatrone innerhalb eines Membranfiltermoduls umfaßt Membranen, die spiralförmig um Permeatrohre gewunden sind, um die Patrone zu bilden. Eine Anzahl ähnlicher Patronen kann innerhalb eines zylindrischen Gehäuses kombiniert sein und wird typischerweise in Reihen- oder Parallelkombinationen für eine Filtration einer weiten Vielfalt von Nahrungsmittel-, pharmazeutischen, galvanisch abgeschiedenen Farb- und industriellen Abfallprodukten benutzt.
  • Bei Anwendungen wie Nahrungsmittel- und pharmazeutische Behandlung ist es wesentlich, daß das Filtrationssystem nach einer Behandlung des Nahrungsmittel- oder pharmazeutischen Materials sorgfältig gereinigt wird. Eine kontinuierliche Reinigung kann ebenso während einer Behandlung bewerkstelligt werden, indem eine Umhüllung aus einem Kunststoff-Netzwerk auf den Außendurchmesser der Spiralmembranpatrone aufgebracht wird, so daß die Filtermembran in einem Abstand von ihrem zugeordneten Gehäuse gehalten wird, und ein "kontrolliertes Vorbeifließen" einer kleinen Menge an Zuführungsstrom entlang dem ringförmigen Zwischenraum zwischen der Innenwand des Gehäuses und dem Außendurchmesser der Filtermembranpatrone angewandt wird, welcher Zwischenraum manchmal als das Bypass-Gebiet oder der Bypass-Kanal bezeichnet wird. Der Fluß an Flüssigkeit innerhalb dieses ringförmigen Zwischenraums wäscht kontinuierlich Material zwischen der Patrone und dem Gehäuse weg und beugt einem Aufbau dieses Materials zwischen der Patrone und dem Gehäuse vor, wodurch das Ziel einer sorgfältigen Reinigung des Bypass-Gebiets erreicht wird. Der Nachteil der Ausführung mit kontrolliertem Vorbeifließen bzw. Bypass besteht darin, daß in den meisten Fällen ein wesentlicher Anteil des Zuführungsflusses an der Filtrationsmembran vorbeifließen wird, was zu verschwendeter Pumpenenergie und verringerter Betriebseffizienz führt. Dies tritt aufgrund der praktischen Schwierigkeit beim Steuern der Abmessungen des Außendurchmessers der Patrone und des Innendurchmessers des Gehäuses in einem Ausmaß auf, das erforderlich ist, um eine lose Patronenpassung und einen bevorzugten Zuführungsfluß durch den sich ergebenden Spalt zu vermeiden.
  • Alternativ dazu ist es manchmal wünschenswert, das Zuführungsfluß-Vorbeifließen zu eliminieren, wie in Situationen, bei denen die Flüssigkeit, die behandelt wird, dazu neigt, sich in dem Ring zwischen der Patrone und dem Gehäuse zu sammeln oder sich dort festzusetzen. Ein Beispiel einer solchen Situation ist die galvanische Abscheidung von Farbe, wodurch eine Zuführung aus Farbe und Wasser gefiltert werden muß. Bei dieser Anwendung ist es kritisch, daß die Farbe nicht irgendwo in der Anordnung steckenbleibt, da sie dazu neigt, sich zu verfestigen und die Filterpatrone zu verstopfen, sogar die Patrone innerhalb des Gehäuses zu verfestigen, wodurch es schwierig oder sogar unmöglich wird, die Patrone für Reinigungs- oder Austauschzwecke später zu entfernen.
  • Zu einer Vermeidung dieses Zuführungsfluß-Bypassproblems gehört, den kleinen Zwischenraum oder Ring zwischen dem Außendurchmesser der Patrone und dem Innendurchmesser des Gehäuses abzudichten. Gegenwärtig sind einige Methoden in der Industrie verfügbar, um diesen Zwischenraum abzudichten und dadurch das Bypassproblem zu vermeiden. Eine Ausführung sieht O-Ring-Dichtungen und zugeordnete O-Ringhalter an gegenüberliegenden Enden der Patrone als eine kostengünstige, relativ einfache Vorgehensweise, eine Abdichtung zu erzeugen, vor. Diese Technik hat jedoch einige Nachteile. Eine enge Gehäusetoleranz ist erforderlich und auch glatte Dichtungsflächen, wobei beides zu erhöhten Gehäusekosten führt. Auch ist ein hohes Maß an Kraft erforderlich, um O- Ringe großen Durchmessers um die Patrone herum einzubauen. Außerdem kann der O-Ring beschädigt werden oder sogar sich losreißen, wenn die Patrone innerhalb des Gehäuses positioniert wird.
  • Das Losreißen oder die Beschädigung des O-Rings und auch die Schwierigkeiten, die sich beim Einbau der O-Ringe ergeben, können umgangen werden, indem der O-Ring als eine plattenförmige Dichtung verwendet wird. Diese Methode ist jedoch komplizierter und daher kostenintensiver und erfordert beides, einen O-Ring großen Durchmessers und eine zugeordnete Kompressionsplatte zum Ausüben einer äußeren Kraft auf den O-Ring. Diese beiden Elemente führen zu einem übermäßigen Blockieren des spiralförmigen Zuführungskanals, was wiederum einen zusätzlichen Druckabfall und ein vermindertes Filtervermögen hervorbringt. Die konstante Kompression, die mit dieser Kompressionsdichtungs-Ausführung verbunden ist, versetzt die Patrone unter konstante Beanspruchung, was zu einem Ausfall des spiralfömigen Moduls führen kann. Außerdem erfordert die Kompressionsdichtungs-Ausführung eine enge Steuerung der Abmessungen in einer axialen Richtung, was zu höheren Patronen- und Gehäusekosten führt.
  • Eine andere herkömmliche Bypass-Methode setzt eine Sole- Dichtung (im Englischen als "brine seal" bekannt) und einen zugeordneten Halter für eine Sole-Dichtung ein, wobei die Dichtung an einem Ende oder beiden Enden des Gehäuses eingebaut ist. Diese Ausführung ist etwas teurer als die O-Ring- Ausführung, da speziell ausgeführte Dichtungen und Dichtungshalter aus geformtem Kunststoff typischerweise erforderlich sind, jedoch ist es eine wünschenswerte Bypass-Methode in Situationen, bei denen Gehäusetoleranzen zu groß sind, daß O-Ring-Dichtungen wirksam benutzt werden können. Besondere Einbaumethoden sind für Sole-Dichtungen erforderlich, um einen zufälligen umgekehrten Einbau zu vermeiden, wodurch die Dichtungen nutzlos würden. Ein Nachteil dieser Ausführung besteht darin, daß die Sole-Dichtungen nicht den gesamten Zuführungsfluß daran hindern, durch den Kontaktpunkt zwischen der Dichtung und der Wand zu lecken. Wenn der Zuführungsstrom hinter die Sole-Dichtungen und in den Bypass-Kanal zwischen die Patrone und den Innendurchmesser des Gehäuses leckt, können sich ergebende sanitäre (z. B. für Milch- oder Nahrungsmittelbehandlung) Probleme und/oder Probleme bei einer Patronenentfernung (z. B. für die Behandlung von Elco-Lackierungsfarbe) auftreten, und zwar aufgrund des relativ stagnierenden Flusses in diesem langen ringförmigen Zwischenraum.
  • Eine dritte herkömmliche Bypass-Methode in der Industrie besteht aus der Verwendung einer Sole-Dichtung ohne eine zugeordnete Haltevorrichtung. Bei dieser Methode wird eine Elastomer-Dichtung an einem Ende der Spiralmembranpatrone ohne Benutzung eines Dichtungshalters positioniert und eingesetzt, um den ringförmigen Bypass-Kanal abzudichten. Ein Zuführungsdruck bewirkt, daß ein relativ dünner, flexibler Fortsatz der Dichtung plötzlich geöffnet wird und sie gegen die Gehäusewand drückt, wodurch der gewünschte Dichtungseffekt hervorgerufen wird. Die Flexibilität und die Methode des Betriebs dieser Art von Dichtung diktieren, daß diese Dichtungen nur an einem Ende der Patrone eingebaut werden können. Während Sole-Dichtungen zur Begrenzung des Bypass- Flusses wirksam sind, kann der Bypass-Kanal hinter der Dichtung sich mit Konzentrat füllen, was zu denselben sanitären Problemen und Problemen bei einer Patronenentfernung führen kann, die mit Sole-Dichtungen mit Haltevorrichtungen, wie oben diskutiert, verbunden sind. Sole-Dichtungen ohne zugehörige Haltevorrichtungen haben einige andere Nachteile, einschließlich des Verlustes an Produktivität, der sich ergibt, da die Dichtungen an dem Außendurchmesser der Spirale, nicht aber an dem Ende der Spirale angebracht sind, wodurch die Membranfläche, die für eine Behandlung der Flüssigkeit zur Verfügung steht, einschneidend begrenzt wird. Zusätzlich wird, wenn die Patrone irrtümlicherweise rückwärts eingebaut wird, das Ergebnis ein ernst zu nehmender Bypass sein, der zu einschneidenden Problemen für das Membranleistungsvermögen und einem Verlust von Energieeffizienz der Patrone führen kann. Ein anderer der Nachteile der Sole- Dichtung besteht darin, daß ein Gehäuse, das eine Patrone, die diese Dichtung benutzt, enthält, in einer vertikalen Ausrichtung angebracht werden muß, da eine horizontale Anbringung automatisch zu einem Zusammendrücken der Dichtung unter dem Gewicht der Patrone auf einer Seite und einem Öffnen des Bypass-Kanals auf der gegenüberliegenden Seite jenseits der Expansionsgrenzen der Dichtung führen würde. Dies verhindert die Möglichkeit, Module in Reihe zu betreiben, da die Höhe eines vertikal ausgerichteten Systems schnell ein Problem würde. Ein paralleler Aufbau anstelle von In-Reihe-Aufbauten, um Sole-Dichtungs-Patronen einzusetzen, würde die Systemkosten erheblich erhöhen, da mehr Ventile, Anschlußstücke, Rohrleitung und Arbeit erforderlich sein würden. Ein weiterer Nachteil der Sole-Dichtung besteht darin, daß die Patrone, die diesen Typ von Dichtung benutzt, nicht in einem umgekehrten Fluß betrieben werden kann.
  • Ein vierte Ausführung zur Vermeidung von Bypass bzw. Vorbeifließen ist Einbetten in Polymermaterial, eine Methode, bei der die Patrone zunächst mit Band umwickelt wird und dann ein flüssiges Material (typischerweise hitzehärtbares Harz wie Epoxidharz) in einen Teil oder den gesamten Ring zwischen der Patrone und dem Gehäuse eingebracht oder gegossen wird. Dem flüssigen Material wird es dann ermöglicht, auszuhärten und den Bypass-Kanal vollständig abzudichten. Während diese Technik der Verhinderung von Bypass sehr wirksam ist, besteht seine Hauptbegrenzung darin, daß die Patrone mit dem Gehäuse eine feste Verbindung eingeht. Als Ergebnis muß immer das Gehäuse ausgetauscht werden, wenn die Patrone ausgetauscht wird.
  • Der Stand der Technik, der oben diskutiert ist, wird allgemein in der US-A-4,301,013, der US-A-4,988,445 und der US- A-5,192,437 beschrieben.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen eine Vorrichtung zur Verwendung bei der Filtration eines flüssigen Zuführungsstroms, welche Vorrichtung umfaßt: ein Gehäuse mit einem Einlaß zum Eintritt des Zuführungsstroms an einem Ende davon; eine spiralförmige Filterpatrone zum Aufteilen des Zuführungsstroms in Konzentrat und Permeat, welche Patrone innerhalb des Gehäuses in einem Verhältnis mit einem Abstand gegenüber dem Gehäuse angeordnet ist, welches Verhältnis mit einem Abstand einen im wesentlichen ringförmigen Zwischenraum zeigt; ein Paar Dichtungen, die an gegenüberliegenden Enden der Patrone positioniert sind, wobei jede Dichtung zwischen dem Gehäuse und der Patrone derart verläuft, daß ein Eintritt des Zuführungsstroms in den ringförmigen Zwischenraum zwischen der Patrone und dem Gehäuse vermieden wird, wobei ferner jede Dichtung eine Dichtungsplatte, die an dem Gehäuse befestigt ist, und eine Hülse aufweist, die von der Dichtungsplatte aus senkrecht verläuft und an der Patrone befestigt ist; einen ersten Auslaß, der mit dem Gehäuse zur Erleichterung eines Abzugs von Permeat verbunden ist; und einen zweiten Auslaß, der mit dem Gehäuse zur Entnahme des Konzentrats davon verbunden ist.
  • In den beigefügten Zeichnungen, die einen Teil der Beschreibung bilden und in Zusammenhang damit zu lesen sind und bei denen gleiche Bezugsziffern verwendet werden, um gleiche Teile in den verschiedenen Ansichten anzugeben:
  • Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Membranfiltermoduls, die eine Bypass-Dichtung der vorliegenden Erfindung aufweist, wobei Teile des Gehäuses für Veranschaulichungszwecke fortgelassen sind;
  • Fig. 2 ist eine Seitenansicht eines Teils des Membranfiltermoduls, genommen in einem vertikalen Querschnitt entlang der Linie 2-2 von Fig. 1 in der Richtung der Pfeile, wobei für Veranschaulichungszwecke Abschnitte des Filtergehäuses und der Patrone fortgelassen sind;
  • Fig. 3 ist eine Ansicht eines Endes des Membranfiltermoduls, genommen in einem horizontalen Querschnitt entlang der Linie 3-3 von Fig. 2 in der Richtung der Pfeile, wobei Abschnitte des Gehäuseflanschs für Veranschaulichungszwecke fortgelassen sind; und
  • Fig. 4 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Bypass- Dichtung der vorliegenden Erfindung, die in das Membranfiltermodul eingebaut ist.
  • Wenn nun genauer auf die Zeichnungen eingegangen wird, und zuerst auf die Fig. 1 und 2, umfaßt ein Filtermodul, allgemein mit der Ziffer 10 bezeichnet, ein äußeres Gehäuse 12 und eine Filterpatrone 14, die innerhalb des Gehäuses 12 positioniert ist. Das Gehäuse 12 ist mit einer Zuführungsstrom-Versorgungsleitung 15 an einem Ende und einer Permeat- Auslaßleitung 16 und einer Konzentrat-Auslaßleitung 17 an dem anderen Ende verbunden.
  • Während nur ein einziges Filtermodul 10 beschrieben wird, können selbstverständlich mehrere Module 10 Ende-an-Ende angeordnet oder auf andere Weise in Reihe innerhalb eines einzelnen Multi-Element-Gehäuses verwendet werden. Das Gehäuse 12 ist typischerweise ein länglicher Zylinder, kann jedoch, wenn gewünscht, von anderen Formen sein. Das Gehäuse 12 umfaßt einen Einlaß 18, der mit der Zuführungsstrom-Versorgungsleitung 15 verbunden ist und es gestattet, daß ein Zuführungsstrom in das innere Volumen des Gehäuses 12 eingeleitet wird. Ein Auslaß 19 ist an einem gegenüberliegenden Ende des Gehäuses vorgesehen und gestattet eine Herausführung von beidem, dem Permeat und dem Konzentrat, aus dem Gehäuse 12.
  • Bypass-Dichtungen 20 sind innerhalb des Gehäuses 12 vorgesehen, um eine Abdichtung zwischen dem Gehäuse 12 und der Filterpatrone 14 zu erreichen. Wie am besten in den Fig. 2 und 3 zu sehen ist, umfaßt jede Bypass-Dichtung 20 eine Flanschdichtung 22 und eine Hülse 24, die sich davon senkrecht erstreckt. Öffnungen 26 zur Befestigung von Schrauben sind in der Flanschdichtung 22 vorgesehen. Bevorzugt sind die Bypass-Dichtungen 20 aus einem flexiblen Material aufgebaut, das mit den Flüssigkeiten, mit denen das Modul 10 in Berührung kommt, kompatibel ist und geeignet ist, eine flüssigkeitsdichte Dichtung zu bilden. Bei einer Ausführungsform sind die Dichtungen 20 aus einem geeigneten Gummimaterial aufgebaut.
  • Die Patrone 14 ist ebenfalls typischerweise ein länglicher Zylinder und umfaßt ein Permeatrohr 28, das entlang der Längsmittelachse der Patrone 14 positioniert ist. Das Permeatrohr 28 ist an dem Einlaßende des Gehäuses 12 durch einen Stopfen 29 verschlossen und an dem gegenüberliegenden Ende mit einer Strömungsleitung 30 verbunden, welche mit der Permeat-Auslaßleitung 16 verbunden ist. Eine Mehrzahl Öffnungen 31 sind entlang des Rohres 28 positioniert, um es Permeat zu ermöglichen, in das Rohr 28 hineinzugelangen. Wie am besten in Fig. 2 zu sehen ist, ist der Außendurchmesser der Permeatströmungsleitung 30 ausreichend kleiner als der Innendurchmesser des Gehäuseauslasses 19, um es dem Konzentrat zu gestatten, in den ringförmigen Zwischenraum zwischen dem Gehäuseauslaß 19 und der Strömungsleitung 30 zu fließen.
  • Wie in Fig. 3 zu sehen ist, ist ein Blatt 32 spiralförmig um das Permeatrohr 28 gewunden. Das Blatt 32 dient dazu, den Zuführungsstrom in einen Konzentrat- und einen Permeatstrom aufzuteilen. Das Blatt 32 umfaßt eine Permeatträgerschicht, die zwischen zwei Membranschichten angeordnet ist, und Abstandshalter (nicht dargestellt), welche die Schichten des gewundenen Blattes 32 voneinander trennen, um es dem Zuführungsstrom zu ermöglichen, dadurch hindurchzutreten. Permeat fließt entlang des Permeatträgers in einem spiralförmigen Weg zu dem Rohr 28 und gelangt durch die Öffnungen 31 in das Permeatrohr 28. Das Permeat fließt dann von dem Permeatrohr 28 in die Permeat-Strömungsleitung 30 und wird dann von dem Filtrationsmodul 10 durch die Permeat-Auslaßleitung 16 abgeleitet.
  • Zurückkommend auf die Fig. 1 und 2 ist zu erkennen, daß eine Schicht aus Bandmaterial 34 um die Patrone 14 von Ende zu Ende gewunden ist, um zu vermeiden, daß Epoxidharz während des Umhüllungsvorgangs, der unten zu diskutieren ist, auf die Membranoberfläche tropft. Bypass-Dichtungen 20 werden dann an gegenüberliegenden Enden der Patrone 14 positio niert, wie durch Gleitbetätigung oder ähnliches. Der Innendurchmesser der Hülse 24 jeder Dichtung 20 ist etwas kleiner als der Außendurchmesser der Patrone 14, wobei das Band 34 darum gewickelt ist, wodurch die Dichtungen 20 mittels der Kompressionskräfte, die zwischen den Hülsen 24 und der Patrone 14 wirken, sicher in Position gehalten werden. Die Patrone 14 und die zugeordneten Dichtungen 20 werden dann mittels einer Umhüllung 36 eingebettet, die typischerweise eine Kombination aus Epoxidmaterial und Glasfasern aufweist. Diese Glasfaser/Epoxidmaterial-Umhüllung 36 vermeidet das Ausfließen von Zuführungsmaterial aus der Patrone in den ringförmigen Zwischenraum zwischen dem Außendurchmesser der Patrone 14 und dem Innendurchmesser des Gehäuses 12, welcher Zwischenraum allgemein als die Bypass-Zone oder der Bypass- Kanal 38 bezeichnet wird. Die Umhüllung 36 trägt ebenso dazu bei, die Bypass-Dichtungen 20 an den Enden der Patrone 14 zu halten.
  • Die Patrone 14 mit den Bypass-Dichtungen 20 und der Glasfaser/Epoxidmaterial-Umhüllung 36, die darauf positioniert ist, wird dann in das Gehäuse 14 verbracht, und zwar durch Deformieren oder Zusammendrücken der Flanschdichtung 22 einer der Dichtungen 20 und durch axiale Gleitbetätigung der Patrone 14 zu dem Platz innerhalb des Gehäuses 12. Wenn die Patrone 14 einmal geeignet innerhalb des Gehäuses 12 positioniert ist, nimmt der Flansch 22 wieder seine ursprüngliche Form ein. In dieser Weise liegt eine vernachlässigbare Einschubkraft für die Dichtung 20 vor, wodurch das Potential für eine Beschädigung der Dichtung während der Einführung praktisch eliminiert wird. Endkappen 40 werden dann auf die Enden des Gehäuses 12 gesetzt und bewirken, daß der Flansch 22 jeder Dichtung 20 zwischen einem Gehäuseflansch 41 und den Endkappen 40 angeordnet wird. Schrauben 42 werden durch Öffnungen (nicht dargestellt) in den Endkappen 40 und den Gehäuseflanschen 41 und die zugeordneten Löcher 26 in den Dichtungen 20 eingesetzt und dann durch Muttern 44 gesichert. Bei dem Festziehen der Muttern 44 wirkt der Flanschabschnitt 22 der Dichtung 20 als eine Dichtungsplatte zur Herbeiführung einer flüssigkeitsdichten Abdichtung zwischen der Endkappe 40 und dem Gehäuseflansch 41. Es ist zu beachten, daß der Flansch 22 und die Hülse 24 in jeder Bypass- Dichtung 20 zusammenwirken, um ein Hindurchtreten von Flüssigkeit von den Enden der Patrone 14 aus in den Bypass-Kanal 38 zu blockieren. Die Umhüllung 36 vermeidet es gleichermaßen, daß ein Flüssigkeitsdurchlauf von der Außenfläche der Patrone 14 in den Bypass-Kanal 38 fließt. Der Bypass-Kanal 38 ist somit wirksam gegenüber der Flüssigkeit abgedichtet, die innerhalb des Filtermoduls 10 fließt.
  • Im Gebrauch wird eine zu filternde Flüssigkeit als ein Zuführungsstrom in das Filtermodul 10 von einem Zuführungsstrom-Rohrabzweig 50 durch den Gehäuseeinlaß 18 eingeleitet. Der Stopfen 29 für Permeat vermeidet es, daß ungefiltertes Zuführungsmaterial in das Permeatrohr 28 eintritt. Wenn das Zuführungsmaterial durch die Filterpatrone 14 läuft, wird das Zuführungsmaterial in Konzentrat und Permeat aufgeteilt. Das Permeat wird zu dem Permeatrohr 28 geführt, und zwar durch die Permeatträgerschicht des spiralförmig gewundenen Blattes 32, das das Permeatrohr 28 umgibt. Das Permeat läuft durch die Permeat-Strömungsleitung 30 und verläßt die Patrone 14 durch die Permeat-Auslaßleitung 16, bei der es dann zu einem Permeatauslaß-Rohrabzweig 52 geführt wird. Das Konzentrat verläßt die Patrone 14 durch die Konzentratauslaß-Leitung 17 und wird dann zur Entnahme zu einem Konzentratauslaß-Rohrabzweig 54 geführt.
  • Da die Bypass-Dichtungen 20 der vorliegenden Erfindung sich kontinuierlich von den Endkappen 40 zu der Patrone 14 erstrecken, liegt zwischen dem Zuführungsstrom und dem Gehäuse 12 nur an den Endkappen 40 Wechselwirkung vor und somit wird es vermieden, daß der Zuführungsstrom mit dem Gehäuse 12 in Kontakt kommt oder in den Bypass-Kanal 38 leckt. Da die Dichtungen 20 an dem Außendurchmesser der Patrone befestigt sind, wird es zusätzlich vermieden, daß der Zuführungsstrom hinter die Dichtungen 20 gelangt und möglicherweise dort verbleibt, was potentiell zu Verstopfungs- oder sanitären Problemen führen kann, wie sie oben diskutiert sind. Der sämtliche Zuführungsstrom wird somit gezwungen, durch die Patrone 14 zu fließen und führt zu einem erhöhten und stabilerem Filtervermögen mit geringerer Pumpenenergie.
  • Da außerdem der Abdichtungseffekt nicht von irgendwelchen sich bewegenden oder kompressiblen Teilen abhängt, wie es bei der Sole-Dichtung oder der Sole-Dichtung herkömmlicher Ausführung erforderlich ist, kann das Filtermodul 10 mit der Bypass-Dichtungsanordnung 20 der vorliegenden Erfindung sowohl vertikal als auch horizontal aufgebaut werden und zusätzlich sowohl vorwärts als auch in umgekehrter Flußrichtung betrieben werden, und zwar immer ohne irgendwelche Kompromisse in Bezug auf die Verläßlichkeit der Abdichtungswirkung.
  • Es ist zu beachten, daß kleine Gehäusetoleranzen zwischen der Patrone und der Innenwand des zugehörigen Gehäuses nicht erforderlich sind, da die Abdichtung 20 direkt auf der Patrone positioniert ist und die Innenwand des Gehäuses niemals berührt.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Verwendung bei der Filtration eines flüssigen Zuführungsstroms, welche Vorrichtung umfaßt: ein Gehäuse (12) mit einem Einlaß (18) zum Eintritt des Zuführungsstroms an einem Ende davon; eine spiralförmige Filterpatrone (14) zum Aufteilen des Zuführungsstroms in Konzentrat und Permeat, welche Patrone innerhalb des Gehäuses in einem Verhältnis mit einem Abstand gegenüber dem Gehäuse angeordnet ist, welches Verhältnis mit einem Abstand einen im wesentlichen ringförmigen Zwischenraum zeigt; ein Paar Dichtungen (20), die an gegenüberliegenden Enden der Patrone positioniert sind, wobei jede Dichtung zwischen dem Gehäuse und der Patrone derart verläuft, daß ein Eintritt des Zuführungsstroms in den ringförmigen Zwischenraum zwischen der Patrone und dem Gehäuse vermieden wird, wobei ferner jede Dichtung eine Dichtungsplatte (22), die an dem Gehäuse befestigt ist, und eine Hülse (24) aufweist, die von der Dichtungsplatte aus senkrecht verläuft und an der Patrone befestigt ist; einen ersten Auslaß (19), der mit dem Gehäuse zur Erleichterung eines Abzugs von Permeat verbunden ist; und einen zweiten Auslaß (17), der mit dem Gehäuse zur Entnahme des Konzentrats davon verbunden ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der eine erste Dichtung (20) des Paares an einem Ende der Filterpatrone (14) nahe dem Einlaß (18) positioniert ist und bei der eine zweite Dichtung (20) des Paares an einem gegen überliegenden Ende der Filterpatrone positioniert ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der die Hülse (24) jeder Dichtung (20) aus elastischem Material hergestellt ist.
4. Vorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Hülse (24) jeder Dichtung (20) einen Innendurchmesser hat, der etwas kleiner als der Außendurchmesser der Patrone (14) ist, um es zu gestatten, daß die Dichtungen mittels Kompression in Position auf der Patrone gehalten werden.
5. Vorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, außerdem umfassend eine Umhüllung (36) zum Einbetten der Patrone (14) und der Hülsen (24) der zugeordneten Dichtungen (20).
6. Vorrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Dichtungsplatte (22) jeder Dichtung (20) aus elastischem Material aufgebaut ist, das temporär in Reaktion auf einen darauf ausgeübten Druck deformiert sein kann.
DE69415910T 1993-10-12 1994-10-11 Spiralförmig gewickelter Filtrationsmodul mit einem Flansch zur Verhinderung der Bypass-Strömung Expired - Fee Related DE69415910T2 (de)

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