DE2402455A1

DE2402455A1 - Vorrichtung zum trennen von stroemungsmitteln

Info

Publication number: DE2402455A1
Application number: DE2402455A
Authority: DE
Inventors: Jean Roget; Michel Salmon; Bernard Vogt
Original assignee: Rhone Poulenc SA
Current assignee: Rhone Poulenc SA
Priority date: 1973-01-18
Filing date: 1974-01-18
Publication date: 1974-08-01
Also published as: FR2214502B1; CA1023671A; ZA74381B; BE809882A; BR7400269D0; NL7400350A; AU6468574A; IT1003448B; FR2214502A1; US3957648A; CH587672A5; GB1451682A

Description

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmann Dr. R. Koenlgsberger - DIpl.-Phys. R. Holzbauer - Dr. F. Zumstein Jun.

PATENTANWÄLTE

TELEFON: SAMMEL-NR. 225341

TELEX 529979 TELEGRAMME: ZUMPAT

POSTSCHECKKONTO: MÜNCHEN 91139-809, BLZ 700100 8O BANKKONTO: BANKHAUS H. AUFHÄUSER KTO.-NR. 397997, BLZ 70O 306 OO

8 MÜNCHEN 2.

BRÄUHAUSSTRASSE 4

REONE-POULENC S.A., Paris, Frankreich

Case SC 4201

Vorrichtung zum Trennen von Strömungsmitteln

•Die Erfindung betrifft eine Hohlfasern enthaltende Vorrichtung zum Trennen von Strömungsmitteln und betrifft insbesondere eine die hohlen Fasern enthaltende Trenneinheit, die in der Vorrichtung vorzugsweise abnehmbar ist.

Die in Betracht gezogenen Trennvorgänge sind im wesentlichen Austauschvorgänge (Dialyse, insbesondere künstliche Niere, direkte Osmose, Austausch Gas-Gas, Austausch Flüssigkeit-Gas) und Trennvorgänge (ültrafiltrierung, inverse Osmose, Gaspermeation). Diese Vorgänge können Anreicherungsvorgänge bilden.

409831/0739

ORIGINAL INSPECTED

Es gibt zahlreiche Geräte, die.als Membranen auf ihrer gesamten Länge Hohlfasern haben. In den ersten beschriebenen Geräten waren die Fasern (oder kleinen Rohre) voneinander genügend weit entfernt (CJ. Walters - Petroleum Refiner 38 (5) 147-151 (1959); US-PS" 2 972 349). Aus diesem Grund war die Austausch- oder Trennfläche je Volumeneinheit ziemlich gering. Die Fasern wurden dann in einer Vielzahl von Bündeln angeordnet, wobei sich praktisch alle Fasern im Innern eines Bündelelements an den Enden des Bün- dels berührten und mit diesen Enden durch ein gegenüber Strömungsmitteln undurchlässiges Kunstharz verbunden wurden (franz. PS

1 307 979 und 1 227 030). In den letzteren Vorrichtungen kann man bei Behandlung von Flüssigkeiten, insbesondere bei Ultrafiltrierung und inverser Osmose die Flüssigkeit unter Druck innerhalb oder außerhalb der Fasern zirkulieren lassen. Wenn man mit der innerhalb der Fasern zirkulierenden Druckflüssigkeit arbeitet, bestehen Verschmutzungs- oder Verstopfungsgefahren für den Kanal jeder Faser, insbesondere mit dickflüssigen oder unsauberen Produkten. Man ist dann daran interessiert, mit der außerhalb der Fasern zirkulierenden Flüssigkeit zu arbeiten. Es stellt sich jedoch das Problem einer korrekten Umspülung der Mehrzahl von Fasern mit der Druckflüssigkeit. In diesem Fall müssen Einrichtungen vorgesehen werden, die eine Verteilungsform dieser Flüssigkeit außerhalb der Fasern gewährleisten entweder für einen Aus- tauschvorgang oder einen Trennvorgang.

Es wurden Lösungen vorgeschlagen,insbesondere in der franz. PS

2 006 486,-in der kleine Rohr«-eines Blutdialysators durch ein· Vliesgitter aus Plastikmaterial getrennt sind, das deren Berührung verhindert und eine bessere Verteilung der Dialyseflüssigkeit außerhalb der kleinen Rohre gewährleistet.

Eine andere Lösung wird von der franz. PS 2 024 279 angewendet, in der in einem U-förmigen Bündel aus ausschließlich Hohlfasern eine zu den Fasern senkrechte und gegenüber der Achse des betrachteten Bündels radiale Zirkulation erzeugt wird mittels eines vielfach durchlöcherten Rohrs innerhalb des Bündels, wobei die Durchlöcherungen um den Rohrumfang herum verteilt sind.

409831/0789

Eine Verbesserung der vorhergehenden Lösung wird bei der franz. PS 2 111 382 verwendet, in der ebenfalls eine Vorrichtung mit einer Druckflüssigkeitszirkulation außerhalb eines Bündels beschrieben ist, wobei diese Zirkulation ebenfalls senkrecht zu den Fasern und radial gegenüber der Achse der Fasern mittels eines vielfach durchlöcherten Rohrs erzeugt wird, wobei diese ' Verbesserung in der Verteilung der Fasern als Tücher beiderseits eines durchlöcherten Trägers besteht.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Trennvorrichtung für Strömungsmittel zu schaffen, die die Nachteile des früheren Standes der Technik nicht aufweist.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Trennvorrichtung mit Hohlfasern zu schaffen, in der das Strömungsmittel außerhalb der Fasern in einer Richtung strömt, die im allgemeinen quer oder schräg gegenüber diesen Fasern ist.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Trennvorrichtung zu schaffen, die wenigstens unter gewissen Bedingungen eine genau konstante Umspülungsgeschwindigkeit der Fasern durch das außerhalb dieser Fasern zirkulierende Strömungsmittel gewährleistet.

Gegenstand der Erfindung ist eine Trenneinheit für Strömungsmittel, die ihrerseits einen Teil einer Trennvorrichtung bilden kann und gekennzeichnet ist durch wenigstens ein für die behandelten Strömungsmittel dichtes Band, das in Form eines spiralförmigen Zylinders aufgewickelt ist, durch Hilfsmittel zum Zuführen von Fluiden ins Innere des spiralförmigen Zylinders oder zum Entfernen derselben,

durch eine Vielzahl von Hohlfasern, die zum

größten Teil im Innern des spiralförmigen Zylinders zwischen dessen Windungen angeordnet sind, und durch zwei zur Mantellinie des spiralförmigen Zylinders annähernd senkrechte' Endwände, die an jedem Ende dieses Zylinders angeordnet sind, wobei jede dieser · Endwände gleichzeitig mit dem dichten Band und den Hohlfasern fest verbunden ist, wobei die Hohlfasern wenigstens

409831/0789

eine der Endwände teilweise durchqueren und an dieser Endwand des spiralförmigen Zylinders offen sind.

Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Trennvorrichtung, die gekennzeichnet ist durch eine Einheit der oben definierten Art und durch eine Verkleidung, wenigstens einen in der Verkleidung vorgesehenen Zutrittskänal für Strömungsmittel und wenigstens einen in der Verkleidung vorgesehenen Austrittskanal für Strömungsmittel, der die" Zufuhr eines Fluids ins Innere des an der Außenseite der Verkleidung mündenden spiralförmigen Zylinders oder das Entfernen des Fluids ermöglicht.

Es ist selbstverständlich, daß in der vorliegenden Darstellung mit dem Ausdruck Hohlfasern rohrförmige Fasern bezeichnet werden, d.h. solche, die innen einen genau gemäß der Achse der Faser verlaufenden, kontinuierlichen Kanal haben, der frei von makromolekularem Material ist.

Die erfindungsgemäß verwendbaren Hohlfasern können von jeder bekannten Art sein. Es kann sich insbesondere um die Fasern handeln, die in den franz. PSen 1 307 979, 1 586 563, 2 017 387 und in der US-PS 3 674 628 erwähnt sind, oder auch noch um Glasfasern. Diese Fasern können homogen oder mikroporös oder anisotrop (d.h. mit "Haut") sein. Sie können auf geschmolzene, trockene (Verdampfung des Lösungsmittels) oder feuchte (Koagulation) Weise gewonnen werden. Die verwendeten Spinndüsen sind in der Praxis solche mit kranzförmigem Querschnitt oder kranzförmiger Öffnung. Die nach der Erfindung verwendbaren Fasern haben einen Außendurchmesser von im allgemeinen unter 1 mm, vorzugsweise unter 0,6 mm, und können sogar im Bereich zwischen 5 und 100 ,umliegen.

Die genaue Beschaffenheit der Hohlfasern wird in Abhängigkeit von der in Betracht gezogenen Anwendung gewählt (Dialyse, ültrafiltrierung, Austausch Gas-Gas oder Gas-Flüssigkeit usw.).

In den Trennvorrichtungen (Abscheidung und/oder Austausch) nach der Erfindung zirkuliert das Strömungsmittel außerhalb der Fasern

409831/0789

in einer gegenüber den.Hohlfasern senkrechten oder schrägen Richtung zwischen den durch das dichte Band gebildeten Windungen und gemäß einem spiralförmigen Kreislauf, der vom Innern der spiralförmigen Wicklung (d.h. vom Dorn) zur Außenseite oder umgekehrt verläuft.

Die oben erwähnten Endwände werden ebenfalls Dichtwände genannt, weil sie, wenigstens für eine unter ihnen, die Trennung (selbstverständlich in dichter Weise) zwischen den innerhalb und außerh alb der Hohlfasern zirkulierenden Strömungsmitteln gewährleisten, überdies zwingen sie das außerhalb der Hohlfasern gelegene Strömungsmittel, einer spiralförmigen Bahn zu folgen und hindern es an einer unmittelbaren Strömung von einer Windung zur anderen auf einer radialen Bahn.

Die folgende Beschreibung ist mit Hilfe der folgenden Zeichnung besser verständlich, die schematisch, beispielsweise und ohne bestimmten Maßstab Ausführungsformen der Erfindung zeigt. Darin zeigt:

Fig. 1 bis 4 im Schnitt vier Ausführungsformen der Einheit mit Hohlfasern nach der Erfindung. In Fig. 1 und 3 sind die Hohlfasern auf den beiden■Endwänden (oder Dichtwänden)· offen. In Fig. 2 und 4 sind die Hohlfasern nur auf einer Endwand·(oder Dichtwand) offen. In Fig. 3 und 4 liegen die Hohlfasern als Gewebe vor;

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie I-I der Fig. 1 oder entlang der Linie II-II der Fig. 2;

Fig. 6 eine Teilansicht im Schnitt einer Ausführungsvariante einer Einheit nach Fig. 1 oder 2;

Fig. 7 eine Teilansicht im Schnitt und stark vergrößert zweier aufeinanderfolgender Windungen der Elemente der Fig. 1 oder 2 im Verlauf ihrer Herstellung;

4G9831/Q789

Fig. 8 eine Schrägansicht zur genaueren Darstellung der gegenseitigen Lagen der Fasern und einer Art eines dichten Bands;

Fig. 9 und 1-1 Schnitte von Trennvorrichtungen nach der Erfindung mit Einheiten nach Fig. 2 oder 4 sowie drei Zuführungskanäle und/ oder Austrittskanäle für Strömungsmittel. Diese drei Figuren unterscheiden sich hauptsächlich durch die gegenseitige Anordnung dieser Kanäle und der entsprechenden Strömungsmittelkreisläufe;

Fig. 12 einen Schnitt einer Trenn- und/oder Austauschervorrichtung mit einer Einheit nach Fig. 1 oder 3;

Fig. 13a und 13b eine besondere Anordnung der Hohlfasern gegenüber einem dichten Band, das seinerseits von der Bauart in den vorhergehenden Figuren abweicht. Fig. 13azeigt diese Anordnung nach einem Querschnitt XIIIa-XIIIa der Fig. 13b, während Fig. 13b diese Anordnung gemäß einer Draufsicht zeigt;

Fig. 14 schematisch im Schnitt eine Einheit nach der Erfindung, in der das dichte Band den in Fig. 13a und 13b beschriebenen Aufbau aufweist.

Pig. 15 im Schnitt eine Einheit nach der Erfindung mit einer Rohrleitung, die nur durch eine Endwand hindurchgeht;

Im einzelnen enthält die Einheit der Pig. 1 einen an einem Ende 4· geschlossenen, hohlen Dorn 1 mit wenigstens einer Perforation bzw. einem Längsschlitz 2, mit einem spiralförmig um diesen Dorn 1 gewickeltem, dichten Band 3 und mit Hohlfasern 5 zwischen zwei aufeinanderfolgenden Windungen des Bands 3·

Das dichte Band ist gleichzeitig dünn (gewöhnlich 0,1 bis IO mm, vorzugsweise 0,5 bis 4 mm) und vorzugsweise ausreichend biegsam, um spiralförmig aufgewickelt zu werden. Es wird vorzugsweise gebildet durch einen teil- oder vollsynthetischen Polymerfilm aus z.B. Polyäthylen, Polyvinylchlorid, Polypropylen, Polyestern (Polyterephtalatäthylenglykol), Zellulose, Zelluloseazetat usw. Dieses Band ist gegenüber den behandelten Strömungsmitteln bei den in Betracht kommenden Betriebsbedingungen dicht.

409831/0789

Die Hohlfasern verlaufen in diesem Fall parallel zum Dorn 1 und zur Mantellinie des durch das dichte Band 3 gebildeten, spiralförmigen Zylinders. Sie durchqueren durch und durch jede der Endwände 6 und 7 und sind bei 11 und 12 auf der Außenfläche dieser Wände offen.

In Fig. 1 wurden nur einige Hohlfasern und einige Windungsquerschnitte des dichten Bands dargestellt. Die Gesamtheit der Querschnitte dieser verschiedenen Elemente wurde nicht dargestellt.

.Die Endwände 6 und 7 werden im allgemeinen und vorteilhaft gebildet .aus einer ausgehärteten Masse von festgewordenem Leim. .Als Leim können schnell oder langsam festwerdende Leime mit einem oder zwei Bestandteilen verwendet werden. Als schnell festwerdende Leime können die Cyanoacrylsäurealkylester genannt werden. Als langsam festwerdende Leime können die Epoxydharze genannt v/erden. Es handelt sich jedoch hier nur um eine nicht begrenzende Aufzählung. Weitere Leime sind insbesondere in der franz. PS 1 307 9 79 genannt. Diese Leime müssen offensichtlich gegenüber den behandelten Strömungsmitteln unangreifbar sein.

Die Enden der Hohlfasern 5 und des Bands 3 sind in der Praxis in der. die Endwände 6 und 7 bildenden Leim eingetaucht.

Um diese Endwände 6 und 7 zu erhalten, besteht ein verwendbares Verfahren darin, daß der Leim nach dem spiralförmigen Aufwickeln des aus Fasern und dichtem Band bestehenden Aufbaus angebracht wird. -Dieser Leimzusatz wird vorzugsweise mit Hilfe einer Gießform ausgeführt, insbesondere mit Hilfe einer Gießform aus einem biegsamen Material, an dem der Leim nicht haftet, z.B. aus Silikon. Der spiralförmig aufgewickelte Aufbau (Fasern und dichtes Band), der auf dem Dorn aufgewickelt ist, wird in senkrechter Stellung in die den nichtgehärteten und vorzugsweise entgasten Leim enthaltende Gießform eingetaucht. Nach dent Hartwerden des Leims wird die Gießform durch irgendeine bekannte Einrichtung auseinandergenommen.

409831/0789

Die Herstellung der Endwände 6 und 7 kann auch noch dadurch ausgeführt werden, daß je nach der Aufwicklung des dichten Bands und der Fasern der Leim um den· Dorn herum aufgebracht wird. Zum

EnJ/
Herstellen dieser/^^ande 6 und 7 können schließlich diese beiden, gerade beschriebenen Verfahren kombiniert werden.

Die Einheit der Fig. 1 ist noch mit einem zusammenhaltenden Gitter (oder Netz) 8 und mit zwei Reifen 9 und 14 versehen. Diese Reifen sind ihrerseits mit vorzugsweise ringförmigen Dichtungen 10 und 13 versehen.

Das zusammenhaltende Gitter hat als wesentliche Funktion die Vermeidung jeglichen Schv/ankens des Bands 3 und der Hohlfasern 5 am Umfang der Wicklung.

Die Reifen 9 und 14 mit ihren Dichtungen 10 und 13 sollen die Positionierung und die Abdichtung zwischen der Einheit und dem Gehäuse in der vollständigen Trennvorrichtung nach der Erfindung sicherstellen. Diese Vorrichtung wird später noch beschrieben.

Ein vorteilhaftes Mittel zum Befestigen der Reifen 9 und 14 an den von ihnen umgebenen Endwänden besteht darin, daß sie in die oben erwähnte Gießform aus Silikon eingesetzt werden, die zur Bildung ■ der Endwände 6 und 7 dient. Wenn der Leim hart geworden ist, wird die biegsame Gießform abgenommen und der Reifen bleibt mit dem Leim an Ort und Stelle.

Die Einheit der Fig. 1 ist ebensogut anwendbar in Trennvorrichtungen wie in Austauschvorrichtungen., da sie von zwei verschiedenen Flüssigkeitsströmen durchquert werden kann. Dies ist aus den zu Fig. 12 gegebenen Ausführungen besser verständlich.

Die oben beschriebene Einheit wird für gewöhnlich aufgrund der folgenden Vorgänge hergestellt:

(1) Befestigung der Hohlfasern auf dem dichten Band, wobei diese Befestigung vorzugsweise durch Aufwickeln der Hohlfasern auf dem

409831/0789

dichten Band stattfindet. Dieser Schritt wird im Zusammenhang mit Fig. 7 und 8 im einzelnen beschrieben. Die Befestigung kann die Fasern und das Band nicht wirklich fest machen. Es genügt in gewissen Fällen, die Fasern und Bänder nebeneinanderzuhalten zum anschließenden Aufwickeln. Dieser Vorgang wird insbesondere im Hinblick auf die Verwendung von gewebten Fasern entwickelt.

(2) Spiralförmiges Aufwickeln des mit seinen Hohlfasern versehe-, nen, dichten Bands um einen hohlen Dorn.

(3) Verleimen der Enden des spiralförmigen Zylinders (Fasern und dichtes Band) in der Art., daß die hart gewordenen Massen die Endwände bilden. Dieser Schritt wurde oben bereits beschrieben. Es kann verleimt werden entweder durch Eintauchen des Endes des spiralförmigen Zylinders in den Leim (vorzugsweise mit einer Gießform) oder durch Umgießen des schnell festwerdenden Leims je nach der spiralförmigen Aufwicklung an der Stelle, wo das ebene Band beginnt sich auf die vorhergehende Windung aufzuwickeln oder durch eine Kombination beider Verfahren. Folglich kann auf diese Weise der Vorgang (3) ganz oder teilweise vom Schritt (2) begleitet werden.

(4) öffnen der Enden der Hohlfasern. Dieses öffnen wird vorzugsweise durch Abschneiden der Enden ausgeführt. Dieses Abschneiden kann durch jedes bekannte oder gleichwertige Mittel ausgeführt werden, z.B. mit Hilfe einer kreisförmigen (oder nicht kreisförmigen) Säge oder auch noch durch Hobeln oder Abstechen. Während des Abschneidens wird selbstverständlich der Dorn 1 unversehrt gelassen.

Die folgenden Schritte für die Herstellung der Einheit nach der Erfindung kommen bei Bedarf in Betracht:

(5) Anbringen eines zusammenhaltenden Gitters.

(6) Anbringen einer geringfügigen Leimverdickung auf dem Umfang der Endwände 6 und 7 und Anbringen der Reifen 9 und 14 auf diesem

409831/0789

Leim, wobei der Leim in der Weise vergossen wird, daß diese Rei-

End,

fen an den ^wanden 6 und 7 befestigt sind und in einer dichten Beziehung mit ihnen stehen.

(7) Anbringung der Dichtungen- 10 und 13 auf den Reifen, wobei dieses Anbringen vor oder nach dem Schritt (6) stattfinden kann.

Wie oben angegeben, enthält die Einheit der Fig. 2 Hohlfasern, die bei 11 nur auf einer der Endwände offen sind. Die Hohlfasern sind in Form eines U dargestellt, dessen abgerundeter Teil in die Wand 6 eingelassen ist. Die Herstellung einer derartigen Einheit geschieht wie oben im Hinblick auf Fig. 1 beschrieben. Der Schritt (4) zum Öffnen der Fasern wird jedenfalls nur auf einem der Enden des spiralförmigen Zylinders ausgeführt (Band + Fasern + Dorn), der im Verlauf der vorhergehenden Schritte erhalten wurde.

Die Hohlfasern haben jedenfalls nicht unbedingt die Form eines U wie im vorhergehenden Fall. Sie können auch geradlinig sein,

Εηφ wobei eines ihrer Enden einfach in die (Wand 6 eingesetzt und von dieser verschlossen wird.

Die Einheit der Fig. 2 ist nur mit einem einzigen Reifen 14 und einer einzigen Dichtung 13 versehen, da sie nur in Trennvorrich-.tungen verwendet werden kann (Vorrichtungen mit.drei Zutritts- und/oder Austrittskanälen im Gehäuse). Wie sich in der Tat besser

den Pig.
aus den Ausführungen zü>3 bis 11 ergibt, gestattet die Einheit der Fig. 2 lediglich: einerseits einen Kreislauf von-Strömungsmitteln außerhalb der Hohlfasern und andererseits eine Strömung von Strömungsmittel innerhalb der Hohlfasern, wobei dieses Strömungsmittel die Wände der Hohlfasern von außen nach innen durchdrungen hat.

Im Gegensatz zu dieser Einheit der Fig. 2 gestattet die Einheit der Fig. 1 nicht nur diese beiden Erscheinungen ·( Strömungsmittel zirkulation außerhalb der Fasern, Permeatstromung innerhalb der

409831/0789

Fasern), sondern gestattet auch noch zwei getrennte Zirkulationen getrennter Strömungsmittel, die eine innerhalb der Fasern, die andere außerhalb der Fasern.

Es ist darauf hinzuweisen, daß der Längsschlitz 2 durch eine Vielzahl von Durchlöcherungen ersetzt werden kann.

Die Einheit der Fig. 3 wiederholt zum größeren Teil die in Fig. 1 beschriebene Einheit. Sie unterscheidet sich hiervon jedenfalls durch die folgenden Punkte: Die Hohlfasern sind in Form eines ■ Tuchs mit durchkreuzten oder ineinandergewebten Fäden angeordnet, vorzugsweise in Form eines gewebten Tuchs. Es kann sich jedoch ebenfalls um gestrickte Fasern handeln. Im folgenden wird der Einfachheit wegen der Ausdruck Tuch aus Hohlfasern verwendet.

Dieses Tuch aus Hohlfasern kann allein aus Hohlfasern oder durch eine Verbindung von Hohlfasern mit vollen Fasern gebildet werden. Dabei liegt der Anteil der hohlen Fasern an wenigstens einem ihrer Enden (dieses offene Ende mündet auf einem der Ränder des Zylinders, der durch das mit dem dichten Band spiralförmig aufgewickelte Tuch gebildet wird)_ybei im allgemeinen über 50 % der Anzahl, vorteilhaft bei über 90 %, vorzugsweise bei 100 %.

Das spiralförmige Aufwickeln des Tuchs aus hohlen Fasern kann für den FaIJ. von gewebten Fasern entweder mit dem geraden Faden parallel zur Achse des hohlen Dorns oder vorzugsweise schräg dazu ausgeführt werden. Dieses schräge Aufwickeln hat den Vorteil, daß es die Möglichkeit zum Münden aller Fasern (von Kette und Schuß), auf den Endwänden des spiralförmigen Zylinders gibt. Wenn auch dieses schräge Aufwickeln bevorzugt wird, so zeigen die Fig. 3 und 4 ein Aufwickeln mit dem geraden Faden parallel zur Achse des Dorns, und zwar wegen der Einfachheit und der Klarheit der Darstellung.

In Fig. 3 ist das Tuch aus hohlen Fasern nur mit Ausnahme einiger

409831/0789

hohler Längsfasern 16 und Querfasern 15 dargestellt. Es handelt sich überdies um ein gewebtes Tuch, dessen gerader Faden parallel zur Achse des Dorns ist. Man kann selbstverständlich· ebenfalls (und sogar vorzugsweise) ein gegenüber der Achse des Dorns schräges Tuch verwenden. Die Querfasern 15 stoßen an keiner der beiden rS/ande 6 und 7 an und es ist wichtig, daß sie zu keiner schädlichen Strömungsmittelzirkulation zwischen außerhalb und innerhalb' der hohlen ""fasern 16 beitragen, die in der Tat bei der Trennung .. mit Hilfe der Vorrichtung nach der Erfindung die einzig aktiven sind. Die Querfasern 15 sind daher in der Tat inaktive Fasern, und zum Vermeiden, daß sie zu einer schädlichen Strömungsmittelzirkulation beitragen, kann man zwei bevorzugte Lösungen wählen: •Nach einer ersten Lösung sind die *f asern 15 volle Fasern, in welchem Fall das Tuch aus Fasern hohle Schußfasern und volle Kettenfasern oder umgekehrt aufweist; nach einer weiteren· Lösung

Qugr,
sind diert'asern 15 ebenfalls hohle Fasern, deren Enden jedoch durch z.B. Verleimen, Unterbrechen, Versiegeln oder Wärmeversiegeln verschlossen sind. .

Im· Vorhergehenden werden die zwar sinusförmigen Längsfasern 16, was ihre allgemeine Richtung anbetrifft, als genau parallel zu den Mantellinien des spiralförmigen Zylinders betrachtet.

Das Herstellungsverfahren für die Einheit der Fig. 3 ist in sei- " nen großen Zügen das gleiche wie das zu Fig. 1 beschriebene Verfahren. ..Der Hauptunterschied besteht im Vorgang (1) : Es ist -dort . nicht nötig, die hohlen Fasern am dichten Band wirklich festzumachen; es genügt, sie übereinanderzulegen und beim folgenden Schritt (2) diesen Aufbau mit zwei Schichten (Band + Tuch) aufzuwickeln. .Diese. Vorgänge bilden in gewisser Art eine Umspinnung. Man kann schließlich auf viel einfachere Weise das aus hohlen Fasern gewebte Tuch und das dichte Band unmittelbar und zusammen aufwickeln.

Die in Fig. 4 beschriebene Einheit verwendet in ihrem größeren Teil die in Fig. 2 beschriebene Einheit. -Sie unterscheidet sich hiervon jedenfalls durch die gleichen Punkte, die die Einheit der

409831 /0789

Fig. 3 von derjenigen der Fig. 1 unterschieden. Anders ausgedrückt, bilden die hohlen Fasern der Fig. 4 ein vorzugsweise gewebtes Tuch.

Die Fig. 5 zeigt einen Schnitt entlang der Linie I-I der Einheit der Fig. 1 oder entlang der Linie II-II der Einheit der Fig. 2. Diese Fig. 5 zeigt klar die spiralförmige Zirkulation des Strömungsmittels innerhalb der Windungen der Einheit und außerhalb der hohlen Fasern. Man sieht ebenfalls, daß diese Zirkulation senkrecht zu den hohlen Fasern verläuft, entweder weil diese hohlen, aktiven Fasern sich auf dem dichten Band, wie in Fig. 7 und gezeigt, befinden, oder weil die Fasern in Form eines gewebten Tuchs vorliegen, dessen gerader Faden parallel zur Achse des Dorns verläuft.

Da die hohlen Fasern in Form eines schräg zum Dorn aufgerollten, gewebten Tuchs vorliegen, ist die Strömungsmittelzirkulation außerhalb der hohlen Fasern (und zwischen den Windungen des dichten Bands) schräg gegenüber diesen hohlen Fasern.

In Fig. 5 zeigen die kleinen Pfeile den Zirkulationssinn des in diesem Fall aus dem Innern 18 des hohlen Dorhs 1 stammenden Strömungsmittels, das die Wicklung bei 19 verläßt, nachdem es einem spiralförmigen Verlauf zwischen den Windungen des dichten Bands quer über die Vielzahl der hohlen Fasern 17 gefolgt ist, die am Anfang und_:am Ende der Wicklung der Einfachheit wegen nicht dargestellt sind.

Nach dem Verlassen der spiralförmigen Wicklung durchquert das Strömungsmittel das Gitter 8.

Der Zirkulationssinn des außerhalb der Fasern gelegenen Strömungsmittels kann selbstverständlich umgekehrt sein.

Der Abstand zwischen den Windungen kann von einem Ende der Wicklung zum anderen entweder konstant oder veränderlich sein, wobei die

409831/0789

Anzahl der hohlen Fasern zwischen zwei Windungen des dichten Bands sich entsprechend' . ändern kann. Durch Verwendung eines vom Dorn zum Ende der Wicklung oder umgekehrt zunehmenden Durch-.trittsquerschnitts (Zwischenraum zwischen zwei Windungen) ist es möglich, eine Umspülung der hohlen Fasern mit etwa konstanter Geschwindigkeit zu erreichen.

Gemäß einej: Variante der Erfindung, sind die außerhalb der letzten Windung 21 gelegenen, hohlen Fasern zwischen dieser Windung 21 und dem zusammenhaltenden Gitter 8 weggelassen, da sie in gewissen Fällen nur geringfügig an der Strömungsmitteltrennung teilnehmen.

Wenn auch der Dorn 1 mit mehrfachen Perforationen versehen sein könnte und das dichte Band am Dorn 1 nicht befestigt sein könnte, ist jedoch nach einer in Fig. 5 gezeigten bevorzugten Ausführungsform der Dorn durch einen Längsschlitz 2 perforiert und das dichte Band 3 am Anfang seiner Aufwicklung ebenfalls in Längsrichtung mit dem Leim 20 auf diesen Dorn 1 geleimt.

Die Einheiten der Fig. 3 und 4 sind in der gleichen Weise gebaut wie gerade im Hinblick auf Fig. 5 angegeben, wobei jedoch die Fasern 17 gegen Tücher aus vorzugsweise gewebten, hohlen Fasern ersetzt sind. Die Masse des hart gewordenen Leims 20 kann über-

dies in diesem* Fall die Rolle eines Verschlusses- der Enden der inaktiven, hohlen Fasern spielen, d.h.-, die an der Trennung gemäß der obigen Entwicklung nicht teilnehmen.

Die Fig. 6. zeigt im Schnitt eine Variante der Einheit. Anstelle .eines einzigen dichten Bands 3, das mit seinen Fasern gemäß Fig. 5 versehen ist, sind drei dichte Bänder vorhanden und folglich drei Strömungsmittelkreise zwischen den Windungen. Es können ebenfalls Einheiten mit zwei oder mehr als drei dichten Wänden hergestellt werden.

Die Fig.. 7. zeigt, im Schnitt zwei aufeinanderfolgende Windungen des mit seinen hohlen Fasern versehenen Bands während der Herstellung der Einheit.

409831/078 9

Die Fig. 8 zeigt in Schrägansicht und vor dem Aufwickeln einen Schnitt des dichten Bands, um das herum hohle Fasern gewickelt sind.

In diesen Fig. 7 und 8 ist das dichte Band 3 mit Nuten versehen, die die Strömung des Strömungsmittels zwischen den Windungen verbessern. Nach einer Variante kann das.dichte Band andere Reliefarten aufweisen, insbesondere Riefen oder Spitzen. Diese Reliefs ■ sind bestimmt zur Erzeugung guter Bedingungen für die Strömung der Strömungsmittel, für das Umspülen der hohlen Fasern durch das äußere Strömungsmittel und folglich für gute Permeationsbedingungen. Diese Reliefs können ebenfalls für die Permeation günstige Turbulenzen erzeugen.

In diesen Fig. 7 und 8 sind die nur durch einfache Striche dargestellten Hohlfasern 5 auf der ganzen Länge des Bands in einer oder mehreren Schichten quer um das Band gewickelt. Zur Vereinfachung wurde in Fig. 8 nur ein Teil dieser Wicklung gezeigt.

In Fig. 8.ist das dichte Band auch noch .eben dargestellt. Nach dem Umwickeln der Fasern wird das Ganze spiralförmig aufgewickelt und werden gleichzeitig die Enden verleimt. Dies ist die Entstehung

aeiujin-dwände
der hart gewordenen Massen/6 und 7 auf der Fig. 7. Das öffnen der hohlen Fasern .geschieht durch Abtrennen z.B.- entlang der Ebenen III-III und/oder IV-IV. Nach diesem Abtrennen und der Beseitigung des seitlichen Leims bilden die verbleibenden, hart gewordenen Massen der Bndwände 6 und 7 die oben erwähnten Endwände.

Die Fig. 9 bis 11 zeigen Schnitte von.Geräten nach der Erfindung mit drei Zutritts- und/oder Austrxttskanälen für die Strömungsmittel. Diese Vorrichtungen sind daher besonders geeignet für die Trennvorgänge (Ültrafiltrierung und insbesondere inverse Osmose), die mit einer Zirkulation von unter Druck stehendem Strömungsmittel außerhalb der Fasern arbeiten.

Diese drei Vorrichtungen der Fig. 9 bis 11 werden im wesentlichen gebildet von einer Verkleidung und einer Einheit, wie sie zu

409831/0789

Fig.. 2 und 4 beschrieben wurde, wobei die Verkleidung ihrerseits von einem Gehäuse und zwei Planschen gebildet wird, von denen wenigstens einer vorzugsweise abnehmbar ist.

In der Vorrichtung der Fig. 9 ist das Gehäuse 25 mit einer Rohrleitung 29 versehen. Die Flansche sind mit 27 und 26 bezeichnet, von denen nur der letztere mit einer Rohrleitung 30 versehen ist. Es sind die Bestandteile der Einheit anzutreffen, nämlich die beiden Endwände 6 und 7, der Reifen 14 mit seiner ringförmigen Dichtung 13» der Dorn 1 und das Tuch aus hohlen Fasern, wobei die Gesamtanordnung (dichtes Band und hohle Fasern), spiralförmig aufgewickelt wird. Diese Gesamtanordnung ist durch den gekreuzt schraffierten Bereich und durch die Außenkontur der spiralförmigen Wicklung 33 dargestellt. Drei offene"und elastische Ringe 34, 35,und 36 dienen zur Festlegung der Flansche 27 und 26 und der Endwand 7. Die Einheit wird dadurch befestigt, daß die zweite Endwand 6 am Flansch 27 anliegt. Die Vorzugsweise aus Ringdichtungen gebildeten Dichtungen 37, 38 und 39 gewährleisten die Abdichtung zwischen dem Gehäuse, dem Dorn und den Flanschen.

Bei allen'Vorrichtungen der vorliegenden Darstellung und insbesondere der Vorrichtung der Fig. 9 ist die Strömungsmittelzirkulation außerhalb der hohlen Fasern durch Pfeile mit einer Pfeilspitze dargestellt, während die Strömungsmittelzirkulation innerhalb der hohlen Fasern durch Pfeile mit zwei Pfeilspitzen dargestellt ist.

Insbesondere ist in Fig. 9 die äußere Zirkulation um die hohlen Fasern schematisch durch die mit einem-Pfeil versehene Bahn 40 dargestellt. Das zu trennende Strömungsmittel tritt bei 28 in den Dorn 1, verläßt diesen Dorn durch den Längsschlitz 2 und umspült gemäß der Bahn 40 die hohlen Fasern zwischen den Windungen des dichten Bands. Das zu trennende Strömungsmittel verläßt anschließend das spiralförmige Tuch, um sich in einem Raum 41 zwischen dem Gehäuse 25 und der spiralförmigen Wicklung 33 zu bewegen und wird anschließend von der Vorrichtung durch d'ie Rohrleitung 29 entnommen, die Bestandteil des Ge-

40983

"V.ο

" ¹⁷ " 2A02455

häuses 25 ist. Diese Strömungsmittelbahn wurde somit zur Klarheit der Darstellung angegeben. Es kann aber selbstverständlich der Zirkülationssirin des Strömungsmittels außerhalb der hohlen Fasern umgekehrt werden, in welchem Fall das zu trennende Strömungsmittel durch; die Rohrleitung 29 zugeführt wird, die eine Rohrleitung für den Zutritt und nicht mehr für den Austritt wird. Dieses Strömungsmittel, durchquert die spiralförmige Wicklung und wird für den Austritt bei 28 im Dorn 1 gesammelt. Es soll hier daran erinnert werden., daß der Dorn in allen dargestellten Fällen an einem Ende durch eine Trennwand abgedichtet ist, die nicht dargestellt, jedoch an der mit 4 bezeichneten Stelle angeordnet ist.

Welches auch -die entsprechenden Varianten der Zirkulation außerhalb der hohlen Fasern sind, das innerhalb derselben Fa-

star""

sern zirkulierende StrömungsmitteTVaus der durch die Wände der Fasern erfolgenden Permeation der außerhalb zirkulierenden Flüs-

sigkeit. Das Strömungsmittel zirkuliert in den Fasern in Richtung ihrer Öffnungen in der Endwand 7, durchquert diese Wand .- tritt in den Raum 42 ein, folgt der Bahn der Pfeile 43 und tritt durch die Rohrleitung 30 aus.

Gemäß einer bevorzugten Variante enthält der Raum 42 eine nicht gezeigte,- poröse Platte, die in Berührung mit der Endwand 7 und dem Flansch 26 steht. Diese Platte ist ausreichend porös, um die Strömung des Permeats-nicht zu stören, und unterstützt überdies die.Endwand 7 beim Abstützen des außerhalb der hohlen Fasern ausgeübten Drucks. Diese poröse Platte kann z.B. aus Glas oder gesinterten Metallen bestehen.

Die zu Fig. 10 beschriebene Vorrichtung·gleicht im wesentlichen derjenigen der Fig. 9 und unterscheidet sich hiervon nur durch die folgenden Elemente:

Das mit seiner Rohrleitung 29 versehene Gehäuse 25 ist durch das Gehäuse 32 ohne Rohrleitung ersetzt. Umgekehrt ist der Flansch

409831/0789

ohne Rohrleitung durch den mit einer Rohrleitung 44 versehenen Flansch 31 ersetzt. Es ist folglich nötig, einen Raum 46 zwischen der Endwand ,6 und dem Flansch 31 zu bilden. Die Festlegung der verschiedenen Elemente der Vorrichtung wird wie im vorhergehenden durch die drei offenen, elastischen Ringe 34, 35 und 36 bewerkstelligt. Jedoch ist hier bei der Fig.10 eine weitere Einrichtung nötig zum.Festlegen des Flansches 31 gegenüber der Außenwand 6 der Einheit;. Diese Festlegungseinrichtung kann durch eine Schulter 45 des Dorns gebildet werden. Sie kann vorteilhaft durch eine nicht gezeigte, poröse Platte-gebildet werden, die in ihrer Mitte vom Dorn 1 durchquert wird und in Berührung mit dem Flansch und der EndWand 6 angeordnet wird.

Die zu Fig. 11 beschriebene Vorrichtung gleicht ebenfalls den Vorrichtungen der Fig. 9 und 10, enthält jedoch die folgenden Besonderheiten: Die-Einheit wurde in der Weise umgedreht,"daß

4fe

die Endwand 7 mit den Öffnungen der hohlen Fasern den Raum« zwi-

Endy
sehen dieser'wand 7 und.dem Flansch 31 begrenzt. Die Festlegung der verschiedenen Teile der Vorrichtung wird durch die Schulter 45 und die offenen, elastischen Ringe 34 und 36 sichergestellt, wobei die Endwand 6 am Flansch 27 anliegt. Das Strömungsmittel außerhalb der hohlen Fasern tritt bei 28 in den Dorn 1 ein, durchquert die -spiralförmige Wicklung entlang der Bahn 40, wird im Raum 41 gesammelt und. durch die Rohrleitung 29 aus der Vorrichtung entleert. Das Strömungsmittel innerhalb der hohlen Fasern verläßt

EncL> . ·

die Fasern durch die fviknd 7, ,wird im Raum 42 gesammelt, folgt der Bahn 43 und verläßt die Vorrichtung durch die Rohrleitung 44. Man kann wie im vorhergehenden den Zirkulationssinn der Flüssigkeit außerhalb der hohlen Fasern .umkehren. Man kann vorteilhaft ebenfalls die Schulter 45 gegen eine nicht gezeigte, den Raum 42 einnehmende, poröse Platte austauschen.

Die Fig. 12 zeigt im Schnitt die Trenneinrichtung nach der Erfindung mit vier Zutritts- und Austrittskanälen für Strömungsmittel. Diese Vorrichtungen sind· ebenfalls gut für Austauschvorgänge wie für Trennvorgänge geeignet. Bei den AustauschVQrgängen verteilen

409831/0789

2A02455

sich die vier Rohrleitungen vorteilhaft auf zwei Zutrittsrohrleitungen und zwei Austrittsrohrleitungen. Bei den Trennvorgängen verteilen sich die vier Rohrleitungen vorteilhaft auf eine Zutrittsrohrleitung und drei Austrittsrohrleitungen für Strömungsmittel. Die speziell in Fig. 12 gezeigten Zirkulationsschemas der Strömungsmittel beziehen sich auf Austauschvorgänge.

Diese Vorrichtung der Fig. 12 wird im wesentlichen gebildet aus einer Verkleidung und einer Einheit, wie sie zu Fig. 1 und 3 beschrieben ist, wobei die Verkleidung ihrerseits durch ein Gehäuse und zwei Flansche gebildet wird, von denen wenigstens einer vorzugsweise abnehmbar ist.

In dieser Vorrichtung der Pig. 12 ist das Gehäuse 25 gezeigt und mit einer Rohrleitung 29 versehen. Die Plansche sind mit 26 und 31 bezeichnet, wobei jeder .mit einer Rohrlei-tung 30 bzw.. 44 versehen ist. Es sind die Bestandteile der Einheit wiederzufinden, nämlich die beiden Endwände 6 und 7, die Reifen 14 und 9 mit ihren ringförmigen Dichtungen 10 und 13» der Dorn 1 und die spiralförmige Wicklung (Band und hohle Pasern), die wie im vorhergehenden durch den kreuz und quer schraffierten Bereich und die Außenkontur der spiralförmigen Wicklung 33 dargestellt ist. Drei offene und elastische Ringe 34, 35 und 36 dienen zur Pestlegung der Plansche 26 und 31. sowie der Endwand 7. Die Einheit ist durch.die Schulter 45 am Dorn 1 festgelegt.

Vorzugsweise Aus Ringdichtungen gebildete Dichtungen 37, 38 und 39 gewährleisten die Abdichtung zwischen dem Gehäuse, dem Dorn und d-en. Planschen. ·.·..· ·. . , .· .

Die so angeordneten Plansche dieser Vorrichtung sind abnehmbar. Es ist jedoch möglich, einen der abnehmbaren Plansche gegen einen feststehenden Plansch durch z.B. Weglassen der Dichtung 39 und des Rings 36 sowie durch Verkitten des Plansches 26 am Gehäuse 25 zu ersetzen. Gemäß einer Variante werden das Gehäuse 25 und der Plansch 26 in der Weise hergestellt, daß sie ein einziges Teil bilden. Diese Überlegungen

409831 /0789

-20- 2Ä02A55

für die Abnehmbarkeit der Flansche gelten in gleicher Weise für die zu Fig. 9 bis 11 beschriebenen Vorrichtungen.

Insbesondere tritt in Fig. 12 das außerhalb der hohlen Fasern zirkulierende Strömungsmittel bei 28 in den Dorn 1 ein, verläßt den Dorn durch die Perforationen 2, strömt zwischen den Windungen des dichten Bands und um die hohlen Fasern gemäß der schematisch durch den Pfeil 40 dargestellten Bahn, wird im Raum 41 gesammelt und durch die Rohrleitung 29 entleert. Das innerhalb der hohlen Fasern zirkulierende Strömungsmittel tritt durch die Rohrleitung 44 ein, dringt in den Raum 46 ein, tritt in die hohlen Fasern ein, während es diecw.and 6 durchquert, verläßt die hohlen Fasern wieder, indem es diecwand 7 durchquert, wird im Raum 42 gesammelt und v/ird durch die Rohrleitung 30 entleert.

Die Bahnen der Strömungsmittel sind somit zur Klarheit der Darstel-* lung wiedergegeben, jedoch kann selbstverständlich der Zirkulationssinn des einen und/oder des anderen der beiden Strömungsmittel umgekehrt werden.

In jedem Fall kann der Druck, sofern einer vorhanden ist, ebensogut innerhalb wie außerhalb der hohlen Fasern entsprechend der in Betracht gezogenen Anwendung vorhanden sein.

Für den Fall, daß die Vorrichtung der Fig. 12 bei Trennvorgängen verwendet werden sollte, tritt das. ,zu trennende Strömungsmittel

der KoniTLeitung

vorteilhaft bei 28 ein und LeTylf9 aus, während das Permeat an den beiden Enden der hohlen Fasern austritt und jede der beiden Endwände 6 und 7 (im umgekehrten Sinn) durchquert, um in die Räume 42 bzw. 4£ einzutreten und schließlich durch die Rohrleitungen 30 bzw. 44 auszutreten.

Die beiden Räume 42 und 46 können gegebenenfalls, v/ie im vorhergehenden zu Fig. 9 angegeben, mit porösen Platten versehen werden.

Die Fig» 13a und 13b zeigen einen Schnitt bzw. eine Draufsicht" eines Teils des dichten Bands von besonderer Form, auf der hohle

409831 /0789

Fasern ruhen (der Schnitt ist in Höhe der Linie XIIIa-XIIIa in Fig. 13b gemacht). Dieses dichte Band 3 ist mit in Längsrichtung verteilten Zähnen 47 versehen, was ihm im Schnitt (Fig. 13a) die Form einer Zahnstange verleiht. In diesen Figuren ist das dichte Band mit drei verzahnten Bereichen gezeigt. Es kann jedoch selbstverständlich eine größere Anzahl verwendet werden. Die Hohlfasern 5 sind zwischen den Zähnen in einer Dicke verteilt, die diejenige der Zähne nicht übersteigt, vgl. Fig. 13a. Das Anordnen dieser Hohlfasern auf diesem dichten Band von besonderer Form geschieht nach Bereits zu Bändern ohne Zähne beschriebenen Verfahren. Man kann unter Umständen die Fasern zwischen die Zähne des Bereichs 49 während der Montage kleben. Das spiralförmige Aufwickeln auf den Dorn eines derartigen, dichten Bands führt nach einer geeigneten Befestigung der Faserenden zu einer Einheit, wie sie in Fig. 14 gezeigt ist.

Diese Einheit der Fig. 14 gleicht derjenigen der Fig. 3, unterscheidet sich jedoch hiervon durch das Vorhandensein der Trennwand 48. Diese Trennwand 48 wird in Wirklichkeit gebildet durch die Anordnung der Zähne des gezahnten Bereichs 49 der Fig. 13b. Daraus folgt, daß die Einheit in zwei getrennte Räume geteilt wird und daß die spiralförmige Bahn des zirkulierenden Strömungsmittels außerhalb der hohlen Fasern durch die zv/ei spiralförmigen Pfeile (Fig. 14) dargestellt v/erden kann.

Das Vorsehen dieser Zähne gestattet das Aufrechterhalten eineskonstanten oder regelmäßig veränderlichen Abstands zwischen den Windungen des dichten Bands. Dies gestattet ebenfalls die Ver-, besserung der Strömung des Strömungsmittels außerhalb der hohlen Fasern.

Die Einheit der Fig. 14 kann selbstverständlich auf verschiedene Weise abgeändert werden. So können die hohlen Fasern an einem oder zwei Enden offen sein, während die Zirkulation des Strömungsmittels außerhalb der Fasern vom Dorn zur Verkleidung oder von der Verkleidung zum Dorn verlaufen kann.

409831/0789

- 22 - 2402^55

Der Körper der Trennvorrichtungen nach der Erfindung, sofern es insbesondere das Gehäuse und die Flansche betrifft, die Spindel und die Reifen können aus jedem festen, starren und dichten Material sein, insbesondere aus Metall oder vorzugsweise aus einem synthetischen Polymer.

Obgleich die Einheiten und die bisher beschriebenen Geräte vorzugsweise sämtlich einen Dorn 1 aufweisen, der fest mit beiden Endwänden 6 und 7 verbunden ist, ist es indessen möglich, daß der Dorn nur mit einer der beiden Endwände fest verbunden ist. In diesem Fall durchdringt der Dorn nur eine der beiden Endwände 6 oder 7. Er "kann ziemlich dicht bis zur anderen Endwand" reichen ohne diese zu berühren.

Gemäß einer anderen Ausführung kann die Einheit ohne Dorn ausgeführt sein, es führt aber wenigstens eine Rohrleitung durch wenigstens eine der beiden Endwände 6 oder 7, wobei jede Rohrleitung zwischen den beiden Endwänden mündet. Eine Einheit dieses Typs ist in Fig. 15 dargestellt, die mit Fig. 2 übereinstimmt, abgesehen davon, daß der Dorn 1 auf ein einfaches Rohr 50 reduziert ist. Bei der Einheit nach Fig. 1 könnte der Dorn 1 · ebenfalls durch ein einfaches Rohr 50 gemäß demjenigen der Einheit von Fig. 15 ersetzt sein.

Wie oben angegeben, sind die Trennvorrichtungen nach der Erfindung verwendbar für- die Dialyse", «Ultiafiltrierung, inverse Osmose oder Gaspermeation. Weitere genaue Anwendungen sind die· in der ■ franz. PS 1 307 979 genannt. Insbesondere müssen als interessante Anwendung die künstliche Niere mit Dialyse und/oder Ultrafiltrierung und die künstliche' Lunge genannt werden.

Die Hauptvorteile der Trennvorrichtungen nach der Erfindung sind ihre unkomplizierte Konstruktion, die Möglichkeiten der Herstellung von abnehmbaren, austauschbaren Einheiten und die gute Umspülung der hohlen Fasern durch die außerhalb dieser Fasern zirkulierende Flüssigkeit.

409831/0789

Claims

Patentansprüche

Einheit, insbesondere zur Verwendung in Trennvorrichtungen für Strömungsmittel, gekennzeichnet durch wenigstens ein für die behandelten Strömungsmittel dichtes Band, das in Form eines spiralförmigen Zylinders aufgewickelt ist, durch einen hohlen porn, dessen Wand mit einer Perforation versehen ist, der in der Mitte des spiralförmigen Zylinders angeordnet und parallel zu den Mantellinien des Zylinders ist, durch eine Vielzahl von Hohlfasern ·. die zum größten Teil innerhalb des spiralförmigen- Zylinders zwischen dessen Windungen angeordnet' sind, und durch zv;ei zur Mantellinie des spiralförmigen

annähernd^
Zylinders^ 'senkrechte Endwände, die an jedem Ende dieses Zylinders angeordnet sind, wobei jede dieser Endv/ände gleichzeitig mit·dem dichten Band, dem Dorn und den Hohlfasern fest verbunden ist, wobei die Hohlfasern wenigstens eine der Eridwände teilweise durchqueren und an dieser Endwand des spix'alfönriigen Zylinders offen sind.
2. Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlfaserr. an nur einer Endwand offen sind.
3. Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlf-asern an zwei Endwändeh offen sind.
4. Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Endwände im wesentlichen aus einer· hart gewordenen Masse von erstarrtem Leim gebildet v/erden.
5. Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusammenhaltendes Gitter vorgesehen ist.
6. Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Perforation des hohlen Dorns ein Längsschlitz ist.

40983 1 /0789
7. Einheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Endwand, aji deren Ende die offenen Hohlfasern münden, mit einem Reifen und einer Dichtung versehen sind.
8. .Einheit nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Endwände mit Reifen und Dichtungen versehen sind.
9. Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die .Hohlfasern in Form eines gewebten Tuchs angeordnet sind, dessen Hohlfasern den geraden Faden bilden und dessen gerader Faden parallel zur Dornachse oder schräg gegenüber dieser Achse angeordnet ist.
10. Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder drei dichte Bänder vorgesehen sind.
11. Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das dichte Band Reliefs, Nuten, Riefen oder Spitzen auf v/eist.
12. Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das dichte Band mit in Längsbereichen angeordneten Zähnen versehen ist.
13. Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das dichte Band auf den Dorn geleimt ist.
14. Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der die Fasern zwischen zwei Windungen enthaltende Durchtrittsquerschnitt zunehmend-vom Dorn zum Ende der Wicklung oder umgekehrt verläuft.
15. Trennvorrichtung für Strömungsmittel, gekennzeichnet durch wenigstens eine Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 14

409831 /0789

und durch eine Verkleidung, wenigstens einen in der Verkleidung vorgesehenen Zutrittskanal für Strömungsmittel und wenigstens einen in der Verkleidung vorgesehenen Austrittskanal für Strömungsmittel, wobei der Dorn der Einheit an der Außenseite der Verkleidung mündet.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkleidung aus einem Gehäuse und zwei Flanschen gebildet wird, von denen wenigstens einer abnehmbar ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer Einheit nach Anspruch 2 versehen ist_f wobei die Verkleidung und ein Flansch mit einer Zutritts- und/oder Austrittsrohrleitung für Strömungsmittel versehen sind.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer Einheit nach Anspruch 2 versehen ist, wobei die beiden Flansche mit einer Zutritts- und/oder Austrittsrohrleitung für Strömungsmittel versehen sind.
19. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer Einheit nach Anspruch 3 versehen ist, wobei die beiden Flansche und die Verkleidung mit einer Rohrleitung versehen sind.
20. Verfahren zur Behandlung der Einheit, gekennzeichnet durch Befestigung der Hohlfasern auf dem dichten Band, durch spiralförmiges Aufwickeln eines dichten Bands und einer Vielzahl von Hohlfasern . um einen hohlen Dorn, Verleimen der Enden des im letzteren Fall erhaltenen, spiralförmigen Zylinders und Öffnen der Enden der Hohlfasern.
21. Anwendung der Vorrichtungen nach einem der Ansprüche 15 bis 19 bei Dialyse, direkter Osmose, inverser Osmose, Ultrafiltrierung oder Gaspermeation.

409 8 31/0789

Leerseite