DD130449B1 - Membran-trennvorrichtung - Google Patents

Description

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Das Anwendungsgebiet der Erfindung erstreckt sich auf das Filtern von Flüssigkeiten, die Suspensionen mit hohen Fest-Stoffanteilen oder echte Lösungen sein können. Spezielle Anwendungsgebiete sind die selektive Trennung von Farbstoffsuspensionen, die Abwasserbehandlung sowie eine kostengünstigere und qualitativ bessere Filtrierung bei Produkten der nahrungsgüterIndustrie,

Bei diesen Llembrantrennvorrichtungen treten immer wiederkehrende technisch zu lösende Schwerpunkte auf. Diese sind der Aufbau der Membranen, deren Einordnung in einen apparativen Aufbau, deren Verbindung zu einer Kette und deren Abdichtung gegen andere notwendige Bauelemenxe der Vorrichtung, um die optimale Zu- und Abführung der Flüssigkeiten bzw. filtrierten Stoffe zu gewährleisten und damit einen hohen Wirkungsgrad der Membrantrennvorrichtung zu erreichen. Da alle diese Trennvorrichtungen nach einer gewissen Zeit der Anwendung eine zunehmende Verschlechterung ihres Wirkungsgrades zeigen und der Anwender der 'Trennvorrichtung bestrebt ist, nach kurzer Zeit der Regenerierung wieder den vollen Wirkungsgrad der Trennvorrichtung und diesen ebenfalls wieder für eine optimale Dauer zu erreichen, sind nicht nur к on st rule ti %^re Veränderungen am Membranaufbau, sondern vor allen Dingen am Flüssigkeitsleitsystem und an den Verteilerplatten anzustreben. Somit ist es notwendig, daß für die Üblicherweise bei der Ultrafiltration angewandten großflächigen Membranen, um deren Leistungsfähigkeit über einen großen Zeitraum zu gewährleisten, Flüssigkeitszuführeinrich— -fcungen verwendet werden, deren Zuführkanäle für das zu filtrierende Medium so voluminös und gleichmäßig im Querschnitt, wie nur möglich, zu gestalten sind, damit während des Filtrationsvorganges unmittelbar an der Membran stets optimale Strömungsverhältnisse herrschen.

Es ist eine Vorrichtung (DE-AS 23- 19 950), eine Dialysevorrichtung bekannt geworden, bei der der Flüssigkeitsverteiler aus zwei ringförmigen Teilen, aus querverlaufenden Verbindung stützen und sich zwischen diesen ergebenden /erteilungs— kanälen, die diis Abdichten der I/ierabran und das Verteilen der

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Flüssigkeit bewirken, besteht, wobei die Scheiben die Membran gegen die Platten pressen. Beim AbdichtVorgang wird gleichzeitig die Strömungsführung im Ströraungsspalt zwischen den benachbarten Membranen gewährleistet.

Bei Anwendung dieser Dialysevorrichtungnach der БЕ-AS 23 19 ergeben sich folgende Kachteile.

Bei dem ringförmigen Dichtungselement mit düsenförmigen Durchbrüchen m-aß das zugeführte Flüssigkeitsvolumen durch eine Querschnitt ε Verengung in dem durch die Anordnung der benachbarten Membranen gebildeten Strömungsspalt verteilt werden. Dabei tritt durch die entstehende Querschnittverengung ein wesentlicher Druckverlust ein, der den Wirkungsgrad der Vorrichtung erheblich herabsetzt. Außerdem haben Düsen, denn die Kanäle wirken bei dieser Vorrichtung als solche, den ITa cht ei !,wenn stark verschmutzt ε Flüssigkeiten eingesetzt werden sollen, daß vorzeitige Funktionsuntüch— tigkeit eintritt.

Weiterhin stellt nach der Vorrichtung aus der DE-AS 23 19 950 die Umleitung des Fluids von kreisförmigen Verteilerscheiben auf die verwendeten rechteckförmigen Filter eine zusätzliche Herabsetzung des Wirkungsgrades dar, da in den Ecken der Membranen sehr ungünstige Strömungsverhältnisse herrschen.

Aus der DE-OS 20 50 917, die sich mit einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Entsäuren befaßt, sind folgende Merkmale und Funktionen bekannt geworden:

Die Verteilerplatten für das gleichmäßige Verteilen des Fluids weisen je einen Überlauf und Kanäle auf. Zwischen den Verteilerplatten sind die Membranen angeordnet. In den Verteilerplatten, also zwischen den Membranen, befinden sich Stützschichtelemente. Von den Stütsschichtelementen in den Verteilerplatten sind Filtratableitkanäle nach außen geführt. Die auf Vorder- und Rückseite der Verteilerplatte angeordneten Kanäle übernehmen die Funktion des Zu- und Überlaufs der zu filternden Flüssigkeit. Dieser Zu- und Überlauf einer Verteilerplatte ist mit den Zu- und Überläufen benachbarter Verteilerplatten des Verteilerplattenpakets in Reihe verbunden. Aus diesem Grunde sind die Zu- und Überläufe in den Verteilerplatten untereinander deckungsgleich angeordnet.

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Біе deckungsgleiche Anordnung der Zu- und Überläufe ist außerdem auch aus den Schriften БЕ-OS 251 4365, 234 4632 und 220 9116 bekannt.

Dieses Verfahren nach der БЕ-OS 20 50 917 weist in Verbindung mit der dazugehörigen Vorrichtung wesentliche Nachteile auf, die durch das Herausführen der Zu- und Abläufe aus jeder einzelnen Verteilerplatte begründet sind. Pur die Herstellung dieser Verteilerplatten einschließlich der Zu- und Ablaufleitungen und der dazu erforderlichen lösbaren Verbindungselemente ist ein hoher Fertigungsaufwand notwendig. Außerdem ist die Verteilerplatte auf G-rund ihrer Punktionstüchtigkeit als dicke Platte auszubilden, was sich auch in einem hohen !.laterialaufwand ausdrückt. Piese Tatsache wirkt sich folglich auch auf die Packungsdichte aus , da für die Punktionstüchtigkeit der gesamten Vorrichtung eine bestimmte Anzahl Verteilerplatten benötigt werden. Біе gesamte Vorrichtung wird schwer und läßt sich daher nur umständlich regenerieren.

Durch die Anwendung des Überströmprinzips sind zur Erzielung wirtschaftlicher Filtratdurchsät^e große Überströmmengen erforderlich. Saher ergeben sich für die Zu- und Ablaufverbindungen große Nennweiten, die wiederum die Plattendicke beeinflussen, Ourch die sich zwangsläufig ergebenden krümmer— artigen langen Strömungswege der Zu- und Ablauf verbindungen tritt an den Verteilerplatten ein hoher Bruckverlust auf _T der die Leistungsfähigkeit der gesamten Vorrichtung negativ beeinflußt.

Nicht nur durch die Kompaktheit der gesamten Vorrichtung, sondern auch durch den Aufwand des 'Losens der Zu— und Ablauf verbindungen an jeder Verteilerplatte entsteht ein aufwendiger Membranwechsel. Als grobe Einschätzung dieser Vorrichtung muß festgestellt werden, daß ein schlechtes !,lasse-Leistungs-Verhältnis vorhanden ist.

Ziel der Erfindung

Mit der Erfindung wird bezweckt, den Wirkungsgrad, die Punktionssicherheit, die Montagefreundlichkeit, die Handlichkeit und die Anwendungsbreite der Membrantrennvorrichtung zu erhöhen.

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Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, eine MembrantrennVorrichtung zu schaffen, die einen einfachen Aufbau und eine zur Größe der Vorrichtung verhältnismäßig große Filterfläche aufweist, die einen schnellen Wechsel der Membranen ermöglicht, bei der die Filterpakete mittels hoher.Spannkräfte zusammengehalten werden, bei der ein sicheres Getrennthalten des Konzentrates und des Filtrates erfolgt und bei der die Wahl der Strömungsverhältnisse variabel ist.

Die Merkmale der Erfindung bestehen darin, daßam Ende der StrömungsfUhrungskanäle in deren Bereich und quer zu diesen eine Nut eingearbeitet ist, in der eine Leiste angeordnet ist und die StrömungsfUhrungskanäle unter der Leiste als Überströmkanäle hindurchgeführt sind und in Durchbrüchen der Filtratableitplatte münden.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausfuhrungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

eine Vorrichtung im Schmitt, eine Strömungsführungsplatte, eine Filtratableitplatte, den Schnitt A-A nach Fig. 2,

den Schnitt A-A nach Fig. 2 mit einem anderen Kanalquerschnitt , Fig. 6: eine Strömungsführungsplatte im Schnitt, deren StrömungsfUhrungskanal einen unebenen Grund aufweist

Die als Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zur Filtration von Flüssigkeiten weist eine Verteilungsplatte 1 mit einem Zulauf und eine Sammelplatte 2 mit einem Ablauf und mehrere zwischen ihnen eingespannte Filterpakete auf, von denen in der Fig. 1 nicht alle vollständig dargestellt sind. Mittels mehrerer Gewindebolzen 3 und Kuttern 4 werden zwischen der Verteilungsplatte 1 und Sammelplatte 2 eingebrachte Filterpakete so zusammengedrückt, daß ihre Hohlräume mit hohem Druck beaufschlagbar sind.

Fig.:	1
Fig.	2
Pig.	3
Pig.	4
Fig.	5

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Jedes Filterpaket Ъesteht aus einer in Fig. 2 dargestellten StrömungsfUhrungsplatte 5 und einer in Fig. 3 dargestellten Filtratableitplatte 6. Die StrömungsfUhrungsplatte 5 besitzt an der oberen und unteren Seite parallel angeordnet StrömungsfUhrungskanäle 7 mit einer Tiefe von gleich. oder kleiner 2 mm und einer Breite, die das Vielfache der Tiefe aufweist. Die Fig. 4 zeigt einen rechteckigen Querschnitt des Strömragsführungskanals 7. In der Fig. 6 ist ein Strömungsführungskanal 7.1 mit einem von der Rechteckform etwas abweichendem Querschnitt dargestellt. An einem Ende der StrömungsfUhrungskanäle 7 sind die auf den beiden Seiten der StrömungsfUhrungsplatte 5 angeordneten StrömungsfUhrungskanäle 7 mittels Überströmöffnungen 8 miteinander verbunden .

Quer zu den Strömungsf Uhrungskanälen 7 is tan den anderen Enden in diese eine !Tut zum Einlegen einer Leiste 9 eingearbeitet. Im Bereich der Eut sind die StrömungsfUhrungskanäle durch tiefer eingearbeitete Überströmkanäle 10 mit den hinter der liut liegenden Enden der CtrömungsfUhrungskanäle 7 verbunden.

Die Filtratableitplatte б weist beidseitig im Bereich der StrömungsfUhrungskanäle 7 an ihr zur Ablage kommenden Strö— mungsführungsplatten 5 Je eine Ausnehmung auf, die mit einer aus ableitfähigem Material bestehenden Stutzschicht 11 zum Stützen einer zwischen jeder StrömungsfUhrungsplatte 5 und der anliegenden Filtratableitplatte б angeordneten Membran ausgefüllt ist. Die Ausnehmung muß in der einen Richtung vor der oder in Höhe der in der Nut eingelegten Leiste 9 enden. Von jeder Ausnehmnung führt mindestens ein Filtratableitka— na.114 nach außen. Die Filtratableitplatte б weist mehrere Durchbräche 13 auf, die so angeordnet sind, daß sie die bis hinter die Nut bzw. Leiste 9 führten StrömungsfUhrungskanäle 7 der rechts an ihr anliegenden mit den StrömungsfUhrungskanälen 7 der links an ihr anliegenden StrömungsfUhrungskanäle 7 verbindet.

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Die Membranen 12 nüssen so groß ausgeführt sein, daß ihre Ränder im zusammengebauten Zustand zwischen der Strömungsführungsplatte 5 und der Filtratableitplatte 6 unterbrechungslos eingespannt sind. Zwecks Abdichtung der Membran-Trennvorrichtung nach außen ist zwischen jeder Strömungsführungsplatte 5 und Filtratableitplatte б eine Dichtung angeordnet. Es besteht auch die Möglichkeit, die Membran so groß auszuführen, daß sie bis an den Rand der Strömungs— führungsplatte 5 und PiItratableitplatte б reicht und gleichzeitig zur Abdichtung nach außen verwendet wird.

Punktionsbeschreibung:

Das zu filtrierende Fluid fließt durch den Zulauf der Verteilungsplatte 1 in die Durchbrüche 13 und von dort über die tiberströmkanäle 10 in die Strömung sführungskanäle 7. Ist das Pluid nach dem Durchfließen der Strömungsführungskanäle 7 an dessen Enden angekommen, fließt es durch die Überströmöffnungen 8 in die auf der anderen Seite der Strömungsführungsplatte 8 angeordneten Strömungsführungskanäle und in diesen wieder zurück über die Überströmkanal 10 und die Durchbrüche 13 zur nächsten Strömungsführungsplatte 5 oder über den Ablauf der SamimLplatte 2 nach außen. Den oben beschriebenen Weg durchfließt das Pluid unter einem vorgewählten Druck. Dabei wird ein Teil des Pluids durch die Membran 12 gedrückt. Das so gewonnene Piltrat fließt durch die Stützschicht 11 in die Piltratableitkanäle 14 und wird von diesen nach außen geführt.

PUr das Filtrieren von relativ sauberen Flüssigkeiten wird, wie Fig. 6 zeigt, eine Strömungsführungsplatte 5 mit Strömung sführungskanalen 7 verwendet, bei denen der Grund die Turbulenz fördernd ausgebildet ist.

Claims (1)

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Erfindungsanspruch

1. Membran-Trennvorrichtung aus einem oder mehreren Filterpak ei; en, die zwischen einer Verteilungsplatte und einer Sammelplatte eingespannt sind, wobei das Filterpaket aus einer Strömungsfdhrungsplatte, einer FiItratableit platte, einer Membran und einer aus ableitfähigem Material bestehenden Stützschicht zum Stützen der Membran besteht und von der Stützschicht nach außen geführte FiItratable itkanäle vorhanden sind, wobei die Strömungsführungsplatte auf ihrer Vorder— und Rückseite St rö'mungs führung skanäl e aufweist, von denen die auf der Vorder— und Rückseite sich gegenüberliegenden Strömungsführungskanäle an einem Ende mittels Überströmoffnungen verbunden sind, gekennzeichnet dadurch,

daß an anderen Ende der Strömungsführungskanäle (7) in deren Bereich und quer zu diesen eine Hut eingearbeitet ist, in der eine Leiste (9} angeordnet ist und die Strömuiigsführungskanäle (7) unter der Leiste (9) als Überströnkanäle (1O) hindurchgeführt sind und in Durchbrochen (13) der Filtratable itplatte (6) münden.

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

In Betracht gezogene Druckschriften: DE-OS 2050 917 (B 01 D, 13/00)