DE3782926T2

DE3782926T2 - Durchflussregelungsverteiler fuer membrananlage mit querstroemung.

Info

Publication number: DE3782926T2
Application number: DE8787118756T
Authority: DE
Inventors: Keith G Mclaughlin; Douglas L Olsen; Paul D Omundson
Original assignee: Osmonics Inc
Current assignee: Veolia WTS Solutions USA Inc
Priority date: 1986-12-23
Filing date: 1987-12-17
Publication date: 1993-04-08
Anticipated expiration: 2007-12-18
Also published as: EP0272632A3; ATE82871T1; EP0272632A2; AU589882B2; AU8295387A; US4741823A; CA1320140C; JPS63218211A; DE3782926D1; EP0272632B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft insgesamt ein verbessertes Querstrom-Membrangerät zum Trennen von Wasser oder anderen Strömungsmitteln in einen Permeatstrom und einen Konzentratstrom, und genauer einen Verteilerblock mit Durchflußregelung für ein Querstrom-Membrangerät, der den Aufbau des Gerätes in hohem Umfang vereinfacht, dieses weniger teuer macht und für eine verbesserte Wirkungsweise sorgt.
Querstrom-Membrangeräte hat es in der Technik seit vielen Jahren gegeben. Im allgemeinen befassen sich Querstrom-Membranfiltergeräte mit der Emtfernung ionischer, organischer und suspendierter Verunreinigungen aus Wasser oder anderen Strömungsmitteln durch Leiten eines solchen Strömungsmittels unter Druck über eine Membran hinweg. Wie hier angesprochen ist, umfaßt ein Querstrom-Membrangerät einen Zuwassereinlaß, einen Konzentratauslaß und eine Pumpe oder andere Einrichtung, um das Zuwasser unter Druck zu setzen und es der einen Oberfläche einer halbdurchlässigen bzw. semipermeablen Membran auszusetzen. Typische Querstrom-Membrangeräte umfassen die umgekehrte Osmose (RO), die Mikrofiltrierung (MF) und die Ultrafiltrierung (UF). Wegen der Porengröße und anderer Merkmale der Membrane sind verschiedenartige ionische, organische und andere Verunreinigungen im Zuwasser oder zugeleiteten Strömungsmittel daran gehindert, durch die Membran hindurchzutreten. Somit ist jener Anteil des Wassers oder des anderen Strömungsmittels, der imstande ist, durch die Membran hindurchzutreten, verhältnismäßig frei von irgendwelchen solchen Verunreinigungen. Der Anteil des Strömungsmittels, der durch die Membran hindurchtritt, wird Permeat genannt. Der Anteil des Strömungsmittels mit den Verunreinigungen hierin, der von der Membran abgewiesen wird, wird als Konzentrat bezeichnet. Nach dem Durchgang des Wassers oder des anderen Strömungsmittels durch das Querstrommodul werden die jeweiligen Permeat- und Konzentratströme der weiteren Verwendung oder Behandlung zugeführt. In vielen Querstrom- Membrangeräten wird ein Anteil des Konzentratstromes in einem Kreislauf wieder zurückgeleitet.
Obwohl die grundlegende Installation und hydraulische Wirkungsweise von Querstrom-Membrangeräten ganz einfach und unkompliziert zu sein scheint, ist doch eine verhältnismäßig große Anzahl von Ventilen, Filtern, Anschlüssen, Schläuchen, Leitfähigkeitsfühlern, Strömungs-Kontrollblenden usw. für den Betrieb eines solchen Gerätes erforderlich. Es umfaßt auch der erfolgreiche Langzeitbetrieb und die ökonomische Konstruktion eines Querstrom-Membrangeräts das Erfordernis, die Strömungsmittel-Strömungsdurchsätze und den Druck über Ventile und Blenden sorgfältig zu steuern und zu regulieren. In der Vergangenheit wurden diese Elemente einzeln innerhalb des Gerätes angeordnet, wobei jedes Element mit seinen betrieblich zugeordneten Elementen über verschiedenartige Schläuche, Paßstücke usw. angeschlossen wurde. Als Ergebnis waren solche Querstrom-Membrangeräte in der Vergangenheit recht vollgestopft und kompliziert und verhältnismäßig teuer herzustellen und zu warten.
Es besteht demzufolge in der Technik ein Erfordernis für ein Querstrom-Membrangerät, das im Aufbau verhältnismäßig einfach ist, aber noch immer für alle die Elemente sorgt, die erforderlich sind, um ein voll betriebsfähiges Gerät zu haben.
Die US-A-4 482 456 offenbart einen Verteilerblock mit Durchflußregelung mit den Merkmalen, die im ersten Teil des Anspruchs 1 ausgeführt sind. Während eine gewisse Anzahl von Anschlüssen, Paßstücken und Blenden in diesem bekannten Verteilerblock kombiniert sind, müssen andere, in der Praxis erforderliche Anschlüsse noch immer von Hand hergestellt werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Verteilerblock mit Durchflußregelung zur Verwendung in einem Querstrom-Membrangerät vorzusehen, der weniger kompliziert, weniger teuer und einfacher in der Herstellung, im Betrieb und in der Wartung ist als Vorrichtungen aus dem Stand der Technik.
Dieses Ziel wird durch den im Anspruch 1 gekennzeichneten Verteilerblock erreicht.
Zusätzlich zu den in der Technik bekannten Merkmalen umfaßt der Verteilerblock der Erfindung eine Zuwasserbohrung und eine Rückführblende, die die Konzentratbohrung mit der Zuwasserbohrung verbindet, um die Konzentratströmung zwischen diesen Bohrungen zu steuern. Das Zurückführen eines Anteils des Konzentrates in das Zuwasser wird den Trennungsgrad zwischen Konzentrat und Permeat erhöhen, der letztendlich erreicht wird

BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine bildhafte Darstellung mit abgebrochenen Teilen eines Geräts für die umgekehrte Osmose, das den Verteilerblock mit Durchflußregelung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung aufnimmt.
Fig. 2 ist eine Ansicht eines Abschnitts der einen Seite des Geräts zur umgekehrten Osmose, das in Fig. 1 dargestellt ist.
Fig. 3 ist eine Frontansicht mit schematisch dargestellten Abschnitten eines Verteilerblocks mit Durchflußregelung innerhalb des Geräts für umgekehrte Osmose der vorliegenden Erfindung.
Fig. 4 ist eine Draufsicht auf den Verteilerblock mit Durchflußregelung, der in Fig. 3 dargestellt ist.
Fig. 5 ist ein Schnitt durch den Verteilerblock mit Durchflußregelung der vorliegenden Erfindung, gesehen längs der Schnittlinie 5-5 in Fig. 3.
Fig. 6 ist eine teilweise geschnittene, abgebrochene Ansicht des integrierten Rückschlagventils, das innerhalb des Verteilerblocks mit Durchflußregelung angeordnet ist, der in Fig. 3 dargestellt ist.
Fig. 7 ist eine Seitenansicht des Strömungs-Steuerteils jener Art, die zum Steuern des Konzentrat-Rückstroms und des Konzentrat-Auslasses in dem Gerät für umgekehrte Osmose der vorliegenden Erfindung verwendet ist.
Fig. 8 ist ein Schnitt, gesehen längs der Schnittlinie 8-8 in Fig. 7.

BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Es wird zunächst auf Fig. 1 und Fig. 2. Bezug genommen, die das Querstrom-Membrangerät der vorliegenden Erfindung darstellen. Zum Zwecke der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels ist das Querstrom-Membrangerät ein Gerät für umgekehrte Osmose (RO), obwohl die Erfindung auch ebenso auf andere Querstrom-Membrangeräte anwendbar ist. Wie in Fig. 1 dargestellt, umfaßt das Gerät für umgekehrte Osmose ein Schrankgehäuse 10, das ein Paar Seitenwände 14, eine untere Frontwand 13, eine mittlere Frontwand 11 und eine Wand 15 aufweist. Die Wand 15 ist an ihren Seitenkanten mit Teilen der Wände 14 und an ihrer oberen und unteren Kante mit Kantenabschnitten der Wände 11 und l3 verbunden. Der Schrank umfaßt auch ein oberes, entfernbares Gehäuseteil 12, welches die Oberseite und den oberen Frontabschnitt des Schrankes 10 abdeckt. Das Gehäuseteil 12 umfaßt einen oberen Abschnitt sowie einen Abschnitt, der zur Verbindung mit Kantenabschnitten der Seitenwände 14 ausgebildet ist. Obwohl nicht speziell dargestellt, umfaßt das Teil 12 eine Einrichtung zur lösbaren Verbindung mit der Wand 12, um dessen mühelose Entfernung zum Zugang zu den wirksamen Bestandteilen des Gerätes zur umgekehrten Osmose zu erleichtern.
Der Vorderwandabschnitt 11 umfaßt ein Paar Druckmeßgeräte 18 und 19, um optisch den Enddruck in der Vorrichtung für die umgekehrte Osmose bzw. den Wasserdruck nach dem Filter anzuzeigen. Eine Instrumententafel 16 ist auch vorgesehen, die verschiedenartige Schalter, Anzeigelichter für Schalter, Transformatorsicherungen und einen Monitor bzw. ein Kontrollinstrument umfaßt, der bzw. das den Trennwirkungsgrad des Gerätes anzeigt.
Fig. 2 stellt einen Abschnitt der oberen Seitenfläche des Schranks des Gerätes für umgekehrte Osmose dar. Durch die Seitenwand 14 erstreckt sich von dem Strömungssteuer-Überwachungsblock 21 (Fig. 1) her ein Konzentrat-Auslaßnippel 24a, ein Zuwasser-Speisenippel 25a und ein Permeat-Auslaßnippel 26a. Diese Nippel stehen mit entsprechenden Öffnungen 24, 25 und 26 im Verteilerblock mit Durchflußregelung 21 in Gewindeverbindung, der allgemein in Fig. 1 und speziell in Fig. 3 dargestellt ist. Die äußeren Enden dieser Nippel 24a, 25a und 26a sind zum Anschluß an geeignete Zufuhr- und Auslaßleitungen (nicht gezeigt) mit Gewinden versehen. Wie in Fig. 5 gezeigt, erstrecken sich die Öffnungen 24, 25 und 26 durch den Block 21 hindurch und umfassen Innengewinde an jedem Ende zur Verbindung mit einem Stopfen oder einem anderen, geeigneten Armaturenteil, das durch das Bezugszeichen 22 in Fig. 1 allgemein bezeichnet ist.
Es wird als nächstes Bezug auf die Fig. 3, 4 und 5 genommen, die verschiedenartige Ansichten des Überwachungsblocks mit Durchflußregelung der vorliegenden Erfindung darstellen. Wie am besten in Fig. 1 gezeigt, ist dieser Verteilerblock 21 an der oberen inneren Oberfläche einer der Seitenwände 14 befestigt, obwohl er auch an verschiedenartigen anderen Stellen ebenso gut befestigt sein kann. Diese Verbindung kann durch irgendeine herkömmliche Einrichtung vorgenommen werden, wie etwa eine Anzahl von Gewindeteilen oder Montagebügeln. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel des Verteilerblocks 21 weist einen massiven, insgesamt rechteckigen Block auf, der etwa 10 Zoll (etwa 250 mm) lang, 5 Zoll (etwa 125 mm) breit und 1 3/4 Zoll (etwa 44 mm) dick ist und aus Polyvinylchlorid aufgebaut ist.
Im allgemeinen umfaßt der Verteilerblock 21 eine Vielzahl von inneren Leitungen oder Bohrungen, Verbindungsöffnungen, Strömungssteuerventilen oder -blenden, Rückschlagventilen usw., die den Aufbau des Systems für umgekehrte Osmose der in der vorliegenden Anmeldung beschriebenen Art in hohem Maße vereinfachen. Während des Betriebes gelangt Zuwasser in den Verteilerblock 21 durch den Nippel 25a (Fig. 2) und in die Zuwasser-Einlaßöffnung 25 von der Rückseite des Blocks 21 her, wie in Fig. 3 gezeigt, und von der rechten Seite des Blocks her, wie in Fig. 5 gezeigt. Dieses Zuwasser kann normales Leitungswasser oder auch anderes Wasser sein, dessen Reinigung zur Verwendung in medizinischen Anwendungsfällen, wie etwa bei der Nierendialyse, gewünscht ist, als Wasserreinigung für Autowaschanlagen und dergleichen oder für verschiedenartige andere Anwendungen. Das Zuwasser könnte auch andere Strömungsmittel als Leitungswasser umfassen, die wunschgemäß konzentriert oder gereinigt werden sollen.
Nach dem Eintritt in den Block 21 durch den Nippel 25a und die Einlaßöffnung 25 wird das Zuwasser über eine geeignete Leitung 28 zu einem Einlaß-Elektromagnetventil 29 gelenkt, welches das Absperren der Strömung des Zuwassers bewirkt, wenn die Maschine nicht in Betrieb ist. Dementsprechend ist das Elektromagnetventil 29 betrieblich mit dem Schalter verbunden, der den Betrieb des Systems für umgekehrte Osmose steuert. Nach Verlassen des Elektromagnetventils 29 wird das Zuwasser durch eine geeignete Leitung zu einem Vorfilter 20 gelenkt. Das Vorfilter 20 umfaßt ein herkömmliches Filtergehäuse und ein Filterelement, das hierin angeordnet ist. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Filterelement so ausgewählt, daß es Teilchen, die größer als 5 um sind, zu dem Zweck ausfiltert, um die Komponenten des Geräts für die umgekehrte Osmose, wie etwa die Pumpe und die Module für die umgekehrte Osmose, zu schützen, um die Schädigung und das Ansammeln von Verunreinigungen innerhalb des Geräts zu verringern.
Nach dem Durchgang durch das Vorfilter 20 wird das Zuwasser über die Leitung 30 zur Einlaßöffnung 31 gelenkt, die an der Frontfläche des Verteilerblocks 21 angeordnet ist. Die Einlaßöffnung 31 ist mit der länglichen inneren Zuwasserbohrung 32 verbunden, die sich durch einen wesentlichen Abschnitt der Länge des Blocks 21 erstreckt. In Verbindung mit der Bohrung 32 steht eine Einlaß- oder Nachfilter-Druckmeßgerätöffnung 35, ein Kanal 36 für eine Abweisungs-Überwachungssonde und eine Zuwasser-Auslaßöffnung 38. Die Drucküberwachungsöffnung ist über eine geeignete Leitung oder Verrohrung (nicht gezeigt) mit dem Druckmeßgerät 19 verbunden, das an der Frontplatte 11 angeordnet ist, die in Fig. 1 gezeigt ist. Dieses Druckmeßgerät zeigt optisch den Zuwasserdruck an, nachdem es durch das Vorfilter 20 geströmt ist und bevor es in die betrieblichen Bestandteile des Geräts zur umgekehrten Osmose gelangt ist.
Der Kanal 36 für die Abweisungs-Überwachungssonde liefert eine Öffnung zum Anschluß an eine Überwachungssonde zu dem Zweck, die Qualität des Zuwassers in der Bohrung 32 zu überwachen. Eine solche Überwachungssonde kann irgendeiner herkömmlichen Art angehören, die imstande ist, die Qualität des Zuwassers oder die Verunreinigungen hierin zu dem Zweck zu messen, diese mit der Qualität des Permeats zu vergleichen, das das Gerät für die umgekehrte Osmose verläßt. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Überwachungssonde, die benutzt ist, eine Leitfähigkeitssonde, die die Qualität des Zuwassers durch Messen seiner Leitfähigkeit bestimmt. Wie detaillierter noch unten beschrieben wird, wird die Messung der Wasserqualität, die durch den Kanal 36 vorgenommen wird, verglichen mit der Messung der Wasserqualität, die durch einen ähnlichen Kanal oder eine Öffnung 55 in der Permeatbohrung 54 vorgenommen wird. Durch Vergleichen der Werte der Wasserqualität, die an diesen beiden Stellen gewonnen werden, kann die Reinigungswirkung des Systems bestimmt werden.
Die Zuwasser-Auslaßöffnung 38 liefert einen Anschluß für die Leitung 39. Die Leitung 39 bewirkt es, das Zuwasser aus der Zuwasserbohrung 32 zu der Pumpe 40 des Geräts für die umgekehrte Osmose zu lenken. Die Pumpe 40 ist eine herkömmliche Pumpe, die es bewirkt, den Druck des Zuwassers auf einen Druck zu erhöhen, der erforderlich ist, um das Zuwasser durch die Moduln für umgekehrte Osmose oder die Separatoren 42 und 44 hindurchzupressen. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Pumpe 40 eine herkömmliche, reine Verdrängungspumpe. Eine nicht mit Verdrängung wirksame Pumpe wird auch arbeiten, solange die Pumpe die Funktion erfüllt, den Druck des Zuwassers bis auf eine Höhe anzuheben, die ausreicht, um das Gerät für die umgekehrte Osmose zü betreiben.
Es sollte vermerkt werden, daß der Zuwasserdruck, der in der Bohrung 32 vorliegt, im Bereich von zwischen 1,4 und 4,2 bar liegt. Dieser Einlaßdruck ist das Ergebnis des normalen Zuwasserdrucks, der durch den Zuwassereinlaß 25 angeliefert wird, gefolgt von einem gewissen Druckabfall durch das Filter 20. Dieser Einlaßdruck wird auch bis zu einem gewissen Ausmaß durch den Druck des rückgeführten Konzentrats betroffen, das durch die Leitung 83 geliefert wird. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorliegenden Geräts bewirkt es die Pumpe 40, den Druck dieses ankommenden Zuwassers auf einen Arbeitsdruck von zwischen etwa 9,5 und 15,5 bar zu erhöhen.
Nachdem das unter Druck gesetzte Zuwasser durch die Pumpe 40 hindurchgelangt ist, wird es über die Leitung 41 mehreren Moduln für die umgekehrte Osmose oder Separatoren 42, 44 zugeleitet. In dem in Fig. 3 dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Moduln 42, 44 für die umgekehrte Osmose in Reihe verbunden. Somit wird der Konzentratauslaß aus dem ersten Modul 42 über die Leitung 48 gelenkt und dient als Zuwasser für das zweite Modul 44. Das Konzentrat aus dem zweiten Modul 44 wird über die Leitung 49 einer mehrerer Konzentrat-Einlaßöffnungen 74, 75 oder 76 zugeleitet, die im Block 21 angeordnet sind. Die Permeat- oder Produktauslässe aus den Moduln 42 und 44 für die umgekehrte Osmose sind über jeweilige Leitungen 45 und 46 mit zweien der vier Permeat-Einlaßöffnungen 50, 51, 52 oder 53 verbunden, die innerhalb des Blocks 21 angeordnet sind.
Es sollte vermerkt werden, daß die Modulanordnung für die umgekehrte Osmose, das die Moduln 42 und 44 sowie die verschiedenartigen Verbindungsleitungen usw. aufweist, herkömmlich ist und jede einer verhältnismäßig großen Anzahl von Modulausbildungen für die umgekehrte Osmose umfassen kann. Beispielsweise kann die Modulausbildung nur ein einziges Modul für die umgekehrte Osmose oder eine Vielzahl solcher Moduln umfassen. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind nur zwei solche Moduln gezeigt; es kann jedoch praktisch jede Anzahl benutzt werden. Ferner stellt das dargestellte Ausführungsbeispiel die Moduln 42 und 44 für die umgekehrte Osmose dar, wie sie in Reihe geschaltet sind, wobei das Konzentrat aus dem ersten Modul 42 als der Aufgabeeinlaß in das zweite Modul 44 dient. Die Moduln können aber auch so verbunden sein, daß sie individuell funktionieren, wobei das Zuwasser aus der Leitung 41 als Einlaß an jedes der Moduln angeliefert wird. Ferner kann ein Gerät jede Kombination des Obigen umfassen. Ungeachtet der Modulanordnung für die umgekehrte Osmose, die benutzt ist, ist die Permeat- oder Produktkomponente aus der Anordnung für die umgekehrte Osmose zu einer der Permeat-Einlaßöffnungen 50-53 gerichtet, während die Konzentratkomponente bis zu einem Ausmaß, in dem sie nicht an ein nachfolgendes Modul als Aufgabematerial geliefert wird, zu einer der Konzentrat-Einlaßöffnungen 74- 76 geleitet wird. In dem Ausmaß, in dem eine oder mehrere Permeat-Einlaßöffnungen 50-53 oder Konzentrat-Einlaßöffnungen 74-76 wegen der speziellen Modulausbildung für die umgekehrte Osmose nicht benutzt oder benötigt werden, sind sie durch geeignete Stopfen abgedichtet.
Wie am besten in Fig. 3 dargestellt, steht jede der Permeat- Einlaßöffnungen 50-53 in Verbindung mit einer länglichen Permeatbohrung 54 im Inneren des Blocks 21. Diese Bohrung 54 erstreckt sich vom rechten Ende des Blocks 21, wie in Fig. 3 gesehen, bis zu einem Punkt hinter der Probeöffnung 47. Die Öffnung 47 steht in Verbindung mit der Bohrung 54 und kann durch einen geeigneten Stopfen verstopft werden, falls gewünscht, oder kann als Öffnung für ein Probeventil dienen, wenn eine Probe des kombinierten Permeats gewünscht ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Öffnung 47 mit einem Stopfen versehen.
Die Bohrung 54 umfaßt auch einen Sondenkanal 55 zur Ausstoßüberwachung, die einen Zugang zwischen einer Überwachungssonde und dem Permeat-Strömungsmittel innerhalb der Bohrung 54 liefert. Ähnlich zu der Überwachungssonde, die oben hinsichtlich des Kanals 36 diskutiert wurde, kann die Überwachungssonde, die mit dem Kanal 55 verbunden ist, jedem herkömmlichen Typ einer Überwachungssonde angehören, die es bewirkt, die Qualität des Wassers oder Strömungsmittels innerhalb der Bohrung 55 zu messen. Eine Einrichtung (nicht gezeigt) verbindet die Überwachungssonden in den Kanälen 36 und 55 mit der Instrumententafel 16 an der Frontwand 11 (Fig. 1), so daß die Bedienungsperson die Qualität des Zuwassers, gemessen durch den Kanal 36, mit der Qualität des Permeat- oder Produktwassers vergleichen kann, gemessen durch den Kanal 55. Dieser Vergleich gestattet es dem Benutzer oder der Bedienungsperson, zu bestimmen, wie gut oder wie wirksam das Gerät für die umgekehrte Osmose arbeitet.
Das rechte Ende der Bohrung 54 nach der Ansicht in Fig. 3 ist mit einer Permeat-Auslaßöffnung 26 versehen, durch welche das Permeat das Gerät verläßt. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird das Permeat durch die Auslaßöffnung 26 und dann durch einen Auslaßöffnungsnippel 26a zum letztlichen Anschluß an eine geeignete Permeatleitung (nicht gezeigt) gelenkt.
Ein Rückschlagventil 57 ist innerhalb einer Rückschlagventilbohrung oder einer Aussparung 56 angeordnet, die nahe dem einen Ende der Permeatbohrung 54 angeordnet ist, um die Rückwärtsströmung in die Bohrung 54 und zurück in die Moduln 42 und 44 für die umgekehrte Osmose zu verhindern. Dieses Rückschlagventil ist ein integriertes Rückschlagventil, welches innerhalb der Aussparung durch den Stopfen 63 gehalten ist, der durch eine Gewindeverbindung in einem Ende der Bohrung 54 aufgenommen ist. Der detaillierte Aufbau des integrierten Rückschlagventils 57 ist am besten in Fig. 6 dargestellt.
Unter Bezugnahme auf Fig. 6 umfaßt das Rückschlagventil ein äußeres Hülsenteil 59 mit einer ringförmigen, einwärts vorstehenden Rippe 60. Ein O-Ring 58 bildet eine Dichtung zwischen einem Ende der Hülse 59 und dem Schulterabschnitt, der zwischen der Rückschlagventil-Aussparung 56 und der Bohrung 54 gebildet ist. Ein Ventilschaft 62 ist innerhalb der Hülse 59 vorgesehen und ist in Richtung der Schließlage durch die Spiralfeder 64 belastet. Eine O-Ringdichtung 61 ist zwischen einer Dichtfläche, die am rechte Ende des Schaftes 62 nach der Ansicht in Fig. 6 ausgebildet ist, und einem Abschnitt der ringförmigen Schulter 60 vorgesehen. Das gesamte Rückschlagventil 57 ist innerhalb der Aussparung 56 über die Spiralfeder 65 gehalten, welche ihrerseits durch den Stopfen 63 gehalten ist. Das Rückschlagventil 57 bewirkt es, den Permeatstrom aus der Bohrung 54 zum Permeatauslaß 26 zu gestatten, aber es zu verhindern, daß Permeat oder ein anderes Strömungsmittel durch das System zurück in die Bohrung 54 und letztlich in die Moduln 42 und 44 für die umgekehrte Osmose strömt.
Unter Bezugnahme wiederum auf Fig. 3 befinden sich die Konzentrat-Einlaßöffnungen 74-76 in Verbindung mit einer länglichen Konzentratbohrung 71, die sich in einer Richtung insgesamt parallel zur Aufgabe-Einlaßbohrung 32 und zur Permeatbohrung 54 erstreckt. In Verbindung mit der Konzentratbohrung 71 ist auch eine Druckmeßgerätöffnung 72 angeordnet.
Diese Öffnung 72 liefert einen Anschluß an das Druckmeßgerät 18, das an der Platte 11 (Fig. 1) zum Zweck der Messung und optischen Anzeige des Drucks in der Konzentratbohrung 71 angeordnet ist. Weil die Bohrung 71 unmittelbar mit dem Konzentratauslaß einer oder mehrerer der Moduln 42 und 44 für die umgekehrte Osmose verbunden ist, steht der Druck, wie er durch die Öffnung 72 gemessen wird, in enger Näherung zu den tatsächlichen Betriebsdrücken innerhalb der Moduln 42 und 44.
Die Konzentratbohrung 71 ist auch mit einem Rückführ-Blendenteil 84 und einem Konzentrat-Blendenteil 85 versehen. Das Rückführ-Blendenteil 84 bewirkt es, einen Anteil des Konzentrats innerhalb der Bohrung 71 durch die Bohrung 83 und zurück in die Zuwasser-Einlaßbohrung 32 zu lenken, während das Konzentrat-Blendenteil 85 es bewirkt, die gewünschte Menge des Konzentrats aus dem Gerät für die umgekehrte Osmose heraus und in die Bohrung 82 für die letztliche Entfernung aus dem Gerät durch die Konzentrat-Auslaßöffnung 24 zu lenken.
Der allgemeine Aufbau sowohl des Rückführ-Blendenteils 84 als auch des Konzentrat-Blendenteils 85 ist ähnlich dem Aufbau, der in Fig. 7 und 8 dargestellt ist. Zum Zweck der Beschreibung ist das Konzentrat-Blendenteil 85 speziell in den Fig. 7 und 8 dargestellt; es sollte jedoch vermerkt werden, daß der Aufbau des Rückführ-Blendenteils 84 gleichartig ist. Wie in den Fig. 7 und 8 gezeigt, umfaßt das Konzentrat- Blendenteil 85 eine sechseckige Oberseite 86, ein Paar mit Außengewinde versehener Körperabschnitte 88 und 91, die durch einen zylindrischen Abschnitt 89 getrennt sind, einen inneren ausgehöhlten Abschnitt oder Aussparungsabschnitt 92 und mindestens eine Blende oder Öffnung 90, die im Abschnitt 89 angeordnet ist, um die Verbindung mit dem ausgehöhlten inneren Abschnitt 92 herzustellen.
Wie in Fig. 3 gezeigt, umfaßt das rechte Ende der Konzentratbohrung 71 mit Innengewinde versehene Abschnitte auf jeder Seite hiervon zur Aufnahme der mit Außengewinde versehenen Abschnitte 88 und 91 des Konzentrat-Öffnungsteils 85.
Wenn das Konzentrat-Blendenteil 85 eingesetzt ist und durch Gewindeverbindung durch diese Innengewindeabschnitte aufgenommen ist, ist ein Strömungsweg für das Konzentrat aus der Bohrung 71 durch die Blende(n) 90 im Teil 85 in und durch den ausgehöhlten Abschnitt 92 (Fig. 8) und in die Bohrung 82 vorgesehen. Durch Steuern der Größe der Blende(n) 90 zusammen mit deren Anzahl kann der Strom des Konzentrats aus der Bohrung 71 in die Bohrung 82 gesteuert werden.
In gleichartiger Weise ist ein Abschnitt der Bohrung 83 auf jeder Seite der Bohrung 71 mit Innengewinden versehen, um die Außengewinde 88 und 91 des Rückführ-Blendenteils 84 aufzunehmen. Wenn somit das Teil 84 eingebaut ist und von diesen Innengewindeabschnitten aufgenommen ist, wird die Menge des Konzentrats, der es gestattet ist, aus der Bohrung 71 durch die Bohrung 83 und in die Aufgabebohrung 32 rückgeführt zu werden, gesteuert durch die Größe und Anzahl der Blenden 90 im Teil 84.
Somit ist ersichtlich, daß die Größe und Anzahl der Blenden 90 im Rückführ-Blendenteil 84 und im Konzentrat-Blendenteil 85, indem sie individuell wirksam sind, jeweils die Menge an Konzentrat steuern, das zurückgeführt wird, sowie die Menge an Konzentrat, dem es gestattet wird, das Gerät zu verlassen. Es steuern auch die Größe und Anzahlen dieser Blenden 90, indem sie in Verbindung miteinander wirksam sind, die Höhe des Drucks, der innerhalb der Modulanordnung für die umgekehrte Osmose zugelassen ist. Durch Erhöhen der Größe oder Anzahl der Blenden 90 in den Teilen 84 und 85 wird der Geräte-Betriebsdruck abnehmen. Umgekehrt wird die Verringerung der Größe der Blenden 90 oder die Verringerung ihrer Anzahl bei den Teilen 84 und 85 zu einer Zunahme im Gerätedruck führen. Wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, sind die Teile 84 und 85 so ausgespart, daß die Oberseiten sich nicht über die Oberfläche des Blocks 21 erstrecken.
Eine Spülventilöffnung 78 ist innerhalb der Konzentratbohrung 71 angeordnet und ist über die Leitungen 79 und 81 und das Spülventil 80 mit der Konzentrat-Auslaßbohrung 82 über die Öffnung 24 verbunden. Der Zweck dieses Überbrückungs- oder Spülventils 80 ist es, periodisch das Spülen oder Reinigen der Moduln 42 und 44 für die umgekehrte Osmose zu gestatten. Während längerdauernden Betriebes reichern sich verschiedenartige Teilchen und Verunreinigungen an der Membranoberfläche innerhalb der Moduln an. Durch Öffnen des Ventils 80 wird die Strömung über die Membranoberfläche hinweg und somit durch die Leitung 49 und die Bohrung 71 dramatisch erhöht. Diese erhöhte Strömung spült die Teilchen und die anderen Verschmutzungsmaterialien von der Oberfläche der Membranen und sorgt für eine erhöhte Membran-Lebensdauer. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Spülventil 80 ein herkömmliches Elektromagnetventil.
Ein Permeat-Druckentlastungsventil 68 ist zwischen der Permeat-Auslaßöffnung 26 und der Konzentratöffnung 24 über die Leitungen 66 und 69 vorgesehen. Dieses Permeat-Druckentlastungsventil bewirkt es, den Überdruck der Permeatleitungen zu verhindern, der sonst Schaden an den Moduln für die umgekehrte Osmose verursachen könnte.
Es sollte vermerkt werden, daß die Leitungen, die die verschiedenartigen Ein- bzw. Auslässe oder Öffnungen im Block 21 verbinden, herkömmliche Leitungen sind. Ferner sind herkömmliche Verbindungsmittel zwischen solchen Leitungen und Ein- und Auslässen oder Öffnungen vorgesehen. In manchen Fällen können diese Verbindungen Gewindeverbindungen sein, während in anderen Fällen die Verbindungen eine Schnellverbindungs-/Löseeinrichtung umfassen können. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist in Betracht gezogen, daß viele der Verbindungen eine Schnell-Verbindungs-/Löse-Kupplung oder ein solches Verbindungsteil umfassen kann, wie etwa Rohrverbinder des Modells LF 3000, hergestellt von Legris, Incorporated in Rochester, New York. Es wird jedoch auch in Betracht gezogen, daß verschiedenartige andere Verbindungsteile und Kupplungen ebenso gut verwendet werden können.
Es sollte auch vermerkt werden, daß bis zu dem Ausmaß, in dem irgendwelche der Enden der Bohrungen oder Öffnungen nicht benutzt werden, sie durch geeignete Stopfeneinrichtungen, wie etwa den Stopfen 63 im Ende der Bohrung 54, den Stopfen 70 im Ende der Bohrung 71, den Stopfen 34 in der Bohrung 32 und den Stopfen 47 der Bohrung 54, abgedichtet oder verstopft werden können. In gleichartiger Weise können Dicht- oder Verstopfungseinrichtungen für die Permeat-Einlaßöffnungen 50-53 und die Konzentrat-Einlaßöffnungen 74-76 vorgesehen sein, die nicht benutzt werden, wie etwa die Permeat-Einlaßöffnungen 50 und 51 und die Konzentrat-Einlaßöffnungen 75 und 76, die in Fig. 3 gezeigt sind.

Claims

1. Verteilerblock mit Durchflußregelung zur Verwendung in einem Querstrom-Membrangerät zum Trennen von Zuwasser in einen Konzentratstrom und einen Permeatstrom, wobei der Verteilerblock (21) umfaßt:

eine längliche Permeatbohrung (54) mit mindestens einer Permeat-Einlaßöffnung (50-53) zum Anschluß an den Permeatauslaß eines Querstrom-Membranmoduls (42, 44) und einer Permeat-Auslaßöffnung (26)

eine längliche Konzentratbohrung (71, 82) mit mindestens einer Konzentrat-Einlaßoffnung (74-76) zum Anschluß an den Konzentratauslaß des Membranmoduls (42, 44) und einer Konzentrat- Auslaßöffnung (24), und

ein Konzentrat-Mundlochelement (85) zur Steuerung der Stromung von Konzentrat aus dem Gerät und des Betriebsdrucks innerhalb des Geräts,

gekennzeichnet durch eine längliche Zuwasserbohrung (32) mit einer Zuwasser-Einlaßöffnung (31) und einem Rückführ-Mundlochelement (84), das die Konzentratbohrung (71, 82) mit der Zuwasserbobrung (32) verbindet, um die Rückführströmung an Konzentrat von der Konzentratbohrung (71, 82) zu der Zuwasserbohrung (32) zu steuern.

2. Verteilerblock nach Anspruch 1, wobei das Querstrom-Membrangerät ein mit umgekehrter Osmose arbeitendes Gerät ist.

3. Verteilerblock nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Konzentrat-Mundlochelement (85) und/ oder das Rückführ-Mundlochelement (84) ein selektiv auswechselbares Mundlochelement ist.

4. Verteilerblock nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Konzentrat-Mundlochelement (85) und/ oder das Rückführ-Mundlochelement (84) eine voreingestellte Konzentratöffnung (90) aufweist.

5. Verteilerblock nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die längliche Permeatbohrung (54), die längliche Konzentratbohrung (71, 82) und die längliche Zuwasserbohrung (32) generell parallel zueinander angeordnet sind.

6. Verteilerblock nach Anspruch 5, wobei die längliche Permeatbohrung (54) und die längliche Konzentratbohrung (71, 72) auf entgegengesetzten Seiten der länglichen Zuwasserbohrung (32) angeordnet sind.

7. Verteilerblock nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Konzentrat-Mundlochelement (85) und/oder das Rückführ-Mundlochelement (84) ein längliches Bauteil mit einem Paar von in Abstand voneinander angeordneten Außengewindeabschnitten (88, 91), einem diese miteinander verbindenden Mittelabschnitt (89), einem ausgehöhlten inneren Bereich (92), der sich zu einem Ende des länglichen Bauteils hin öffnet, und mindestens einer Öffnung (90) aufweist, die den Mittelabschnitt (89) durchsetzt und mit dem ausgehöhlten inneren Bereich (92) in Verbindung steht.

8. Verteilerblock nach Anspruch 7, mit einem ersten Paar von auf entgegengesetzten Seiten der Konzentratbohrung (71, 82) angeordneten Innengewindeabschnitten zur Aufnahme der Außengewindeabschnitte (88, 91) des Konzentrat-Mundlochelements (85) bzw. des Rückführ-Mundlochelements (84).

9. Verteilerblock nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Permeat-Auslaßoffnung (26) und die Konzentrat-Auslaßoffnung (24) Permeat- bzw. Konzentrat-Auslaßbohrungen aufweisen, die den Verteilerblock (21) in einer zu der Permeatbohrung (54) bzw. der Konzentratbohrung (71, 82) generell senkrechten Richtung durchsetzen.

10. Verteilerblock nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit einer Zuwasser-Einlaßbohrung (31), die den Verteilerblock (21) in einer zu der Zuwasserbohrung (32) generell senkrechten ichtung durchsetzt.

11. Verteilerblock nach Anspruch 10, mit einer Leitung (28, 30), die die Zuwasserbohrung (31) mit einer Zuwasser-Einlaßöffnung (25) verbindet.

12. Verteilerblock nach Anspruch 7, wobei die Konzentratbohrung (71, 82) einen ersten Bohrungsabschnitt (71) aufweist, der mit der mindestens einen Öffnung (90) des Konzentrat- Mundlochelements (85) in Verbindung steht, und mindestens einen zweiten Bohrungsabschnitt (82), der mit dem ausgehöhlten Innenbereich (92) des Konzentrat-Mundlocbelements (85) in Verbindung steht.

13. Verteilerblock nach Anspruch 12, wobei der erste und der zweite Bohrungsabschnitt (71, 82) generell parallel zueinander verlaufen.

14. Verteilerblock nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Zuwasserbohrung (32) und die Permeatbohrung (54) eine Zutrittsoffnung (36, 55) für eine Überwachungssonde aufweisen.

15. Verteilerblock nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der Verteilerblock (21) ein generell rechteckiger kompakter Block ist.