DD290593A5 - Verfahren und vorrichtung zum mechanisierten eingiessen von kapillarmembranbuendeln in zur trennung von komponenten fluessiger loesungen und gasgemischen dienende apparate waehrend deren herstellung - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtung zum mechanisierten Eingieszen von Kapillarmembranbuendeln in zur Trennung von Komponenten fluessiger Loesungen und Gasgemische dienende Apparate waehrend deren Herstellung, das darin besteht, dasz in die, in einer zu diesem Zwecke ausgestalteten Vorrichtung eingefaszten Modulgehaeuse das Befestigungsharz in dem erforderlichen Volumen und entsprechender Qualitaet in das Harz aufnehmende Kammern ueber den Modulgehaeusen flexibel angeschlossenen Gieszrohre eingegossen wird, wonach der Drehrahmen der Vorrichtung rund um die Achse "Y" mit einer zentripetalen Beschleunigung von 10 g bis 100 g/g9,81 m/sec2/ gedreht wird, und zwar mit einer der Qualitaetscharakteristik des Harzes entsprechenden Umdrehungszahl, so dasz die Schnittebene "V" zwischen die Harzaufstiege in den fehlerhaften und fehlerlosen Fasern faellt, wonach der Drehrahmen mit konstanter Winkelgeschwindigkeit in Drehbewegung gehalten wird, und zwar fuer 10 bis 30% der Polymerisationszeit des Harzes, und nach der Beendigung des Verfahrens die Vorrichtung abgestellt, die Gieszrohre auf den Modulgehaeusen vertauscht werden, zuletzt das Gieszverfahren wiederholt wird. Das Verfahren wird mit Hilfe einer Vorrichtung realisiert, die ueber einen Drehrahmen * Stutzen (14; 15) fuer die Zufuhr bzw. Abfuhr der Kuehlluft, das Harz aufnehmende Kammern (8) und einen Motor mit veraenderlicher Umdrehungszahl verfuegt, wobei die Kammern (8) ueber flexible Gieszrohre (10) mit den Anschluszrohrstutzen (2) der Modulgehaeuse (1) verbunden sind.{Kapillarmembranbuendeleinbau; Apparate; Komponententrennung; Loesungen; Gasgemische}
Description
Hierzu 4 Seiten Zeichnungen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einbau von Filtermembranbündeln in zur Trennung von Komponenten und Gasgemischen dienenden Apparaten während deren Herstellung.
einem abgedichteten Gehäuse angeordnete Kapillarmembrane verwendet, die zweckmäßigerweise auf Basis der
die Kapillaren-Membranbündel in das Apparaigehäuse, in das Filtermodulgehäuse eingefaßt, im Gehäuse befestigt und zweckdienlich abgedichtet werden können.
mit der Gestaltung und Aufbau der Filtermodule beschäftigenden Patentschriften wird es lediglich erwähnt, daß die speziell ausgestalteten und angeordneten Membranenbündel mit Kunstharz ausgegossen in dem Modulgehäuse befestigt Werden. Die
In der US-PS 4002567 wird ein Ultrafilterapparat beschrieben, der aus einem Modul besteht, in dem hohle Fasern mit semipermeabler Wand annähernd parallel angeordnet und ein Bündel ergebend gesammelt sind, die mit dem in den Modul eingegossenen Formmaterial befestigt sind.
Die OE-OS 2 236226 bezieht sich auf die Herstellung von asymetrischen Membranen in einer kapillaren Form und auf deren Anwendung in der Ultrafiltration. Im Sinne der Beschreibung können die kontinuierlich hergestellten Kapillarmembranen auf die gewünschte Länge, d. h. auf 10-100cm, maßgoschnitten werden, wonach 100-5000 Stücke in ein Bündel zusammengefaßt und in ein zweckdienliches Gehäuse eingebaut werden. An beiden Enden werden die Kapillarmembranen mit Epoxyharz oder sonstigem Klebstoff eingeklebt.
In der EP-PS 0062086 ist die Befestigung der Filterelemente insoweit beschrieben, indem flüssiges, sich aushärtendes Harz in das Modulgehäuse zur Erzeugung eines Gußblocks eingegossen wird, der sich zu der Umhüllung bindet und die rohrförmigen Filterelemente am Ende des Modulgehäuses befestigt.
eine zylindrische Hülse, ein Bündel aus parallelen rohrförmigen oder kapillaren Membranen, wobei die Enden der Membranen von einer eingegossenen Harzmasse gehalten werden, die innerhalb der Kapsel befestigt ist. Wie es aus dem Obigen eindeutig hervorgeht, beschäftigen sich die zum Einbau des Modulgehäuses dienenden Verfahrenspatente überhaupt nicht mit der Methode und den Mitteln des Gießens.
Durch die Erfindung wird ein Verfahren und ein) Vorrichtung zum Einbau von Filtermembranbündeln in z'ir Trennung von Komponenten flüssiger Lösungen und Gasgemische dienende Apparate während deren Herstellung bereitgestellt.
flüssiger Lösungen und Gasgemische verwendet werden, geeignetes Verfahren und eine Vorrichtung zum Einbau von
unter Zuhilfenahme deren während der Herstellung des verechiedenerweise ausgestalteten, Kapillarenmembranen enthaltenden Apparat - zweckmäßigerweise Filtermoduls - der zur Trennung der Komponenten flüssiger Lösungen und
manufakturalen (manuellen, schwierigen) Verfahren, im Laufe dessen das Prinzip der kommunizierenden Gefäße ausgenutzt worden ist, darüber hinaus beanspruchte das Verfahren ein Gießharz mit speziellen Parametern.
zum Eingießen des Gießharzes eine zu dem Intervall von 10g bis 100g gehörende zentripetale Kraft verschiedener Größe eingesetzt wird.
verschiedenen Höhen emporsteigt. Wenn nun beim Abschneiden der Harzkappe die endgültige Modullänge ausgestaltet wird, die fehlerhaften Kapillarmembranen bereits verschlossen sind, da in diesen Rohren der Aufstieg des Harzes größer ist, als in den fehlerlosen Fasern.
Wie es in £lg. 1 ersichtlich ist, wird in das Modulgehäuse 1 ein Membranenbündel 3 eingelegt, wobei das zur Befestigung dienende Harz über einen Anschlußrohrstutzen 2 mechanisiert, unter einem Winkel α (α < 90°) eingegossen wird, wodurch an beiden Enden des Apparats ein Harzkörper 4 entsteht. Die Gestaltung des Harzkörpers 4 findet in zwei Arbeitsschritten statt und unter Anwendung von zwei verschiedenen Harzqualitäten. Die den ausgestalteten Harzkörper 4 von der „Y"-Achse her begrenzende Seite schließt mit der Längsachse des Modulgehäuses 1 einen Winkel α ein.
Das mechanisierte Gießen wird in der Vorrichtung nach Fig. 2 vorgenommen. Die Vorrichtung ist eine auf Füßen 5 stehende, mit zylindrischem Mantel ausgestaltete und Schauglas versehene Zentrifuge mit unterem Wellenantrieb, mit einem aufschließbaren Deckel und mit einem Ant/iebsmotor β mit gelagertem Rotor. In den Drehrahmen 7 (der Zentrifuge) werden die verschieden ausgestalteten, gegenüber einander veränderlich angeordneten Apparate, Filtermodule, auch mit veränderlicher Stückzahl, einseitig oder beidseitig mit Stutzen versehen, mit dem Gießwinkel α (α s 90") eingesetzt. An der Zentrifuge wird ein Stutzen 14 für die Zufuhr der Kühlluft, bzw. ein Stutzen 15 für die Abfuhr der Luft ausgestaltet. Die über speziell ausgestaltete Trennwände 9 verfügenden, zur Harzlagerung dienenden Kammern 8 bilden organische Teile des Drehrahmens 7, in die das ausgewählte flüssige befestigende Harz entsprechenden Volumens eingefüllt wird. Während nun die Vorrichtung in Drehbewegung gesetzt wird, fließt das Befestigungsharz aus den Kammern 8 über flexible Gießrohre 10 in das Modulgehäuse 1, durch die Anschlußrohrstutzen 2 hindurch.
vorbestimmten Volumen in die harzlagernden Kammern 8 gemäß Figur 2 eingefüllt wird, wobei das Harz einen Stöpsel zum
einer zentripetalen Beschleunigung von 10-100g (g = 9,81 m/sec2) in Drehbewegung gebracht. Die Einstellung der
zugeführt und fließt unter der Wirkung der zentripetalen Kraft zwischen die Fasern des Membranenbündels 3 bzw. in das Innere der Fasern. Wie es aus der Figur 7 ersichtlich ist, wird das Harz in der Gießform 13 bis zur Höhe „D" eingefüllt. Aus der gleichen
bei den fehlerlosen Fasern. Bei fehlerlosen Fasern entspricht die Höhe des Aufstiegs des Harzes der Höhe „D" des Harzstands in der Gießform 13. Bei fehlerhaften Fasern nimmt die Aufstieghöhe um den Abstand „C" zu. Bei fehlerlosen Fasern hält die
des Kraftgleichgewichts zurück. Mit Hinsicht darauf, daß die Membranfasern keinesfalls als ein verschlossenes Rohrsystem betrachtet werden können, d. h. das System porös ist, sind diese für die Gase gewissermaßen durchlässig, wodurch das
spezielles synthetisches schnellbindendes Harz mit niedriger Viskosität zu verwenden. Mit Hinsicht darauf, daß die druckartige
einem quadratischen Verhältnis mit der Umdrehungszahl steht, ist die optimale Einstellung der Umdrehungszahl von äußerster
(H = Fehlerstelle)- kann das Gießharz frei in die Membranenfasern gelangen, ganz bis zur Höhe „D + C.
ein anderer Harztyp unter dem Ausgußwinkel „α" zugeführt, welches Kunstharz nicht mehr fähig ist, in das Innere der verschlossenen Membranfasern einzudringen, es fließt lediglich zwischen die Membranfasern hinein, wodurch der Harzkörper 4 in der vollständigen Gießhöhe „A" zustandekommt. Bei der Auswahl des zweiten Harztyps besteht der wichtigste Gesichtspunkt darin, daß der Raum zwischen den Membranfasern frei von Luftsäcken ausgefüllt sei, es soll vollkommen an die Wand des
keinesfalls beschädigen könne. Zwecks Einstellung der Polymerisationsgeschwindigkeit wird dem ausgewählten Harz
verschiedenen Modulgehäusen (z. B. Polypropylen oder rostfreier Stahl) hängt die Abfuhr auch von der Differenz in der
eingegossen, darauffolgend wird die Anordnung der Modulgehäuse in dem Drehrahmon nach Figur 4 geändert, wonach der obenbeschriebene zweistufige Gießarbeitsschritt wiederholt wird.
entlang der Schnittebene „V ausgestaltet. Die Schnittebene „V" wird so gewählt, daß diese auf die Mitte des Abschnitts „C" fällt, wodurch die fehlerhaften Fasern verschlossen bleiben.
auszugießenden Modulgehäuse (Filtermodule) übereinander angeordnet; mittig auf der Achse ,Y" - unabhängig von der
Das vorbereitete, auf Maß geschnittene Membranenbündel 3 wird in das gereinigte und entfettete Modulgehäuse 1 eingelegt. Auf beide Enden des Modulgehäuses werden die Gießformen 13 nach Fig.7 aufgeschraubt (geschlossene lassen aus Silikongummi). Der derartig vorbereitete Modul wird in den Drehrahmen 7 nach Fig. 7 eingesetzt. Über den Modul werden die Kammern 8 mit dem Gießharz eingelegt. Der auf dem Boden der Kammern sich befindende Stutzen wird über das Gießrohr 10 an den Anschlußrohrstutzen 2 des Modulgehäuses nach Fig. 3 angeschlossen.
2. Gießen
a) In die das Harz aufnehmenden Kammern 8 wird die erste Harzdose in einer Menge eingegossen, damit der Abschnitt D nach Fig. 7 ausgefüllt wird. Darauffolgend wird der aufschließbare Deckel 11 der Zentrifuge verschlossen und der Motor 6 eingeschaltet. Der Drehrahmen 7 nach Fig.2 muß eine Umdrehungszahl aufweisen, daß das durch den Anschlußrohrstutzen 2 nach Figur eintretende Harz in vollem Volumen, wie ein Stöpsel vollkommen das Volumen der Gießform 13 - innerhalb des mit „0" bzeichneten Abstands - ausfüllt.
Bei verschiedenen Membranentypen, bei Harzen konstanter Zusammensetzung müssen verschiedene zentripetale Kräfte mit Hilfe der Umdrehungszahl eingesollt werden. So zum Beispiel bei einem Schnittwert von 10000 Dalton beträgt das Optimum für eine PSF"-Membrane 52g (g = 9,81 m/s2).
b) In der zweiten Phase des Gießens wird in die das MaR aufnehmende Kammer 8 synthetisches Epoxyharz eingegossen, wonach der Motor 6 nach Fig. 2 wiederum eingeschaltet wird. Das Harz gc'angt über das Gießrohr 10 (siehe Fig. 2) in die Modulenden. Der Drehrahmen 7 muß eine Umdrehungszahl aufweisen, daß infolge der Beschleunigung, die auf Wirkung der Umdrehungszahl entsteht, das Harz den zur Verfügung stehenden Raum vollkommen ausfüllt, aber die Membranfasern keinesfalls zusammengedrückt werden. Diese Beschleunigung beträgt bei der Membrane des Typs „PSF 10000" 21 g Ig = 9,81 m/s2).
eingestellt, nach dem Ablauf der entsprechenden Drehzahl (0,5 bis 2,00 Stunden) wird der Motor 6 nach Fig. 2 abgeschaltet.
beschriebenen Gießarbeitsschritte in der Anordnung nach Fig.4 wiederholt.
die nach Figur 6 modifiziert worden ist, beträgt α = 90°. Der in der Weise ausgegossene Modul wird aus dem Drehrahmen 7 (Figur 2) oder aus dem Drehrahmen 7a (nach Figur 6) demontiert, wonach die Gießform 13 abgeschraubt wird.
3. Schneiden
Die eingegossenen Modulenden werden entlang der Fläche „V nach Figur 7, einer zu diesem Zwecke dienenden Maschine abgeschnitten.
Claims (4)
1. Verfahren zum mechanisierten Eingießen mit zweckdienlichem Harz von - zweckmäßig in Modulgehäusen angeordneten - Kapillarmembranbündeln unter einem Winkel α (α < 90°) an beiden Enden von zurTrennung von Komponenten flüssiger Lösungen und Gasgemische dienenden Apparaten, dadurch gekennzeichnet, daß in das/die in einer zum Eingießen ausgestalteten Vorrichtung eingefaßte(n) Modulgehäuse (1), das Befestigungsharz in dem erforderlichen Volumen und entsprechender Qualität in die das Harz aufnehmende(n) Kammer(n) (8) über dem/den (Modulgehäuse/n) (1) flexibel angeschlossene Gießrohre (10) eingegossen wird, wonach mit der Drehrahmen (7) der Vorrichtung rundum die Achse „Y" mit einer zentripetalen Beschleunigung von 10g-100g (g = 9,81 m/see2) gedreht wird, und zwar mit einer der Qualitätscharakteristik des Harzes entsprechenden Umdrehungszahl, so daß die Schnittebene „V" zwischen die Harzaufstiege in den fehlerhaften und fehlerlosen Fasern fällt, wonach der Drehrahmen (7) mit konstanter Winkelgeschwindigkeit in Drehbewegung gehalten wird, und zwar für 10 bis 30% der Polymerisationszeit des Befestigungsharzes, nach der Beendigung des Verfahrens die Vorrichtung abgestellt, die Gießrohre (10) auf den Modulgehäusen (1) vertauscht werden, zuletzt der obenbeschriebene Gießprozeß wiederholt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulgehäuse (1) mit einseitigem Anschlußrohrstutzen (2) versehen sind, wobei α < 90°, dementsprechend beide Enden der eingefaßten Modulgehäuse (1) in einem Arbeitsgang ausgegossen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Fall, wenn α = 90° die auszugießenden Modulgehäuse (1) übereinander angeordnet werden, und auf der Achse „Y" mittig-unabhängig von der Anordnung der Anschlußrohrstutzen (2) der Modulgehäuse (1)-den Modulgehäusen (1) je zwei, das Harz aufnehmende Kammern - aber höchstens drei angeschlossen werden, wobei die beiden Enden der so angeordneten Modulgehäuse (1) in einem Arbeitsschritt ausgegossen werden.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die eine auf Füßen stehende, mit zylindrischem Mantel versehene, mit Schaufenster ausgestaltete Zentrifuge mit unterem Wellenantrieb darstellt und einen aufschließbaren Deckol und einen gelagerten Rotor aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drehrahmen (7) vorgesehen ist, der zur Aufnahme von Apparaten (Modulgehäuse) in verschiedener Stückzahl und in verschiedener gegenseitiger Anordnung, mit einseitigem oder zweiseitigem Anschlußrohrstutzen (2) und mit verschiedenem Gießwinkel α (α < 90°), aufweist, des weiteren ist ein Zufuhrstutzen (14) und ein Abfuhrstutzen (15) für die Kühlluft vorhanden, und sie zur Lagerung des Harzes dienenden Kammern (8) sind mit einer besonders ausgestalteten Trennwand (9) versehen, wobei die Kammern (8) über flexible Gießrohre (10) mit den Anschlußrohrstutzen (2) der Modulgehäuse (1) verbunden sind, des weiteren die Vorrichtung über einen Antriebsmotor (6) veränderlicher Umdrehungszahl verfügt.
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