!HU000005387T2! (19)
HU
(11) Lajstromszám:
E 005 387
(13)
T2
MAGYAR KÖZTÁRSASÁG Magyar Szabadalmi Hivatal
EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA B01D 61/06
(21) Magyar ügyszám: E 03 810387 (22) A bejelentés napja: 2003. 07. 21. (96) Az európai bejelentés bejelentési száma: EP 20030810387 (97) Az európai bejelentés közzétételi adatai: EP 1560637 A1 2004. 05. 21. (97) Az európai szabadalom megadásának meghirdetési adatai: EP 1560637 B1 2008. 04. 09.
(51) Int. Cl.:
(30) Elsõbbségi adatok: 20021051342 2002. 11. 05. (72) (73) Feltaláló és szabadalmas: Wobben, Aloys, Aurich (DE)
(74) Képviselõ: Kis-Kovács Annemarie, DANUBIA Szabadalmi és Jogi Iroda Kft., Budapest
(54)
DE
(2006.01) F04B 11/00 (2006.01) F15B 3/00 (2006.01) F04B 9/115 (2006.01) C02F 1/44 (2006.01) F04F 11/02 (87) A nemzetközi közzétételi adatok: WO 04041418 PCT/EP 03/007916
Eljárás és berendezés víz sótalanítására nyomásesés-kiegyenlítéssel
(57) Kivonat
HU 005 387 T2
A találmány tárgya eljárás víz folyamatos sótalanítására fordított ozmózis útján, különösen tengervíz sótalanítására, aminek során – sós vizet (10) elsõ nyomás (p1) alatt szállítószivattyú (1) segítségével dugattyúhenger-elrende-
zést tartalmazó nyomáskiegyenlítõ berendezésbe (2) vezetnek, – sós vizet (11) a nyomáskiegyenlítõ berendezésbõl (2) második megnövelt nyomás (p2) alatt folyamatosan egy membránmodulba (3) vezetnek,
2. ábra A leírás terjedelme 8 oldal (ezen belül 2 lap ábra) Az európai szabadalom ellen, megadásának az Európai Szabadalmi Közlönyben való meghirdetésétõl számított kilenc hónapon belül, felszólalást lehet benyújtani az Európai Szabadalmi Hivatalnál. (Európai Szabadalmi Egyezmény 99. cikk (1)) A fordítást a szabadalmas az 1995. évi XXXIII. törvény 84/H. §-a szerint nyújtotta be. A fordítás tartalmi helyességét a Magyar Szabadalmi Hivatal nem vizsgálta.
1
HU 005 387 T2
2
és ott membrán (6) segítségével sótalanított vízre (12) és töményített sós vízre (13) választják szét, – a membránmodulból (3) kivezetett töményített sós vizet (13) hozzávetõleg a második nyomás (p2) alatt folyamatosan a nyomáskiegyenlítõ berendezésbe (2) vezetik, és ott a nyomáskiegyenlítõ berendezésbe (2) vezetett sós víznek (12) hozzávetõleg a második nyomásnak (p2) való kitevésére és a sós víznek (12) a membránmodulba (3) való bevezetésére használják, – a membránmodulba (3) bevezetett sós víznek (11) egy tárolóból (15) kivezetett sós víz segítségével a membrán (6) membránfelülete mentén történõ folyamatos áramlását tartják fenn. A találmány tárgya még berendezés víz folyamatos sótalanítására fordított ozmózis útján, különösen tengervíz sótalanítására, amely tartalmaz: – egy szállítószivattyút (1) sós víznek (10) egy elsõ nyomás (p1) alatt egy nyomáskiegyenlítõ berendezésbe (2) való vezetésére, – egy membránmodult (3) bevezetett sós víznek (10) sótalanított vízre (12) és töményített sós vízre (13) való szétválasztására,
– egy dugattyúhenger-elrendezéssel ellátott nyomáskiegyenlítõ berendezést (2) a sós víznek (11) egy második megnövelt nyomás (p2) alatt a membránmodulba (3) való folyamatos vezetésére és a töményített sós víz (13) elvezetésére, és – egy tárolót (15) a membránmodulba (3) bevezetett sós víz (11) a membrán (6) membránfelülete mentén történõ folyamatos áramlásának a víznek a tárolóból (15) a membránmodulba (3) való vezetése révén történõ fenntartására. A találmány szerint a tároló (15) dugattyúval ellátott dugattyús tárolót tartalmaz, ahol a dugattyú elülsõ oldalán egy, a nyomáskiegyenlítõ berendezés (2) sósvízkimenetével és a membránmodul (3) sósvíz-bemenetével összekapcsolt bemeneti kamra és a dugattyú hátsó oldalán egy, a membránmodul (3) töményített sós víz (13) kimenetével összekapcsolt kimeneti kamra, valamint egy, a nyomástárolóval összekapcsolt nyomókamra van elrendezve, és a dugattyú hátsó oldalának felületarányai és a nyomástároló nyomása oly módon van beállítva, hogy elõre meghatározott idõpontokban a bemeneti kamrában olyan nyomást hoznak létre, amely a nyomáskiegyenlítõ berendezésbõl (2) kivezetett sós víz (11) második nyomásánál (p2) nagyobb.
A találmány tárgya eljárás, valamint egy megfelelõ berendezés víz folyamatos sótalanítására fordított ozmózis útján, különösen tengervíz sótalanítására. Ilyen jellegû berendezés például a WO 02/41978 A1 sz. iratban van ismertetve. Ebben az esetben a sós vizet egy elsõ nyomás alatt egy nyomáskiegyenlítõ berendezésbe vezetik, és onnan egy második magasabb nyomás alatt egy membránmodulba vezetik. A membránmodulban sótalanított vízre és töményített sós vízre való szétválasztás valósul meg. A kivezetett töményített sós vizet, amely hozzávetõleg még a második nyomással rendelkezik, folyamatosan ismét a nyomáskiegyenlítõ berendezésbe vezetik be, és ott a nyomáskiegyenlítõ berendezésbe vezetett sós víznek hozzávetõleg a második nyomásnak való kitevésére és a sós víznek a membránmodulba való bevezetésére használják. Különösen az abban leírt nyomáskiegyenlítõ berendezés két, ellenfázisban mûködõ dugattyúhenger-elrendezéssel van ellátva, amelyeknek a dugattyúi egy járulékosan hajtott dugattyúrúdon keresztül egymással szilárdan össze vannak kötve. Az ilyen jellegû, a fordított ozmózis elvén mûködõ sótalanítóberendezésekben a töményített sós vízre és a sótalanított vízre való szétválasztás egy, a membránmodulban elhelyezkedõ, úgynevezett „crossflow” (keresztáramú) membránon valósul meg. Az ilyen membrán esetén a bevezetett sós víz a membrán felülete mentén áramlik, míg ennek egy része sótalanított vízként (ivóvíz) egy erre merõleges irányban a membránon áthalad. Az ilyen, egymást keresztezõ vízáramlásokat „crossflow”-nak is nevezik. A membránfelület
mentén történõ áramlás ennek során a membránfelüle30 ten lévõ nem kívánt idegen testeket is öblítéssel eltávolítja és ezáltal tehát a membrán folyamatos tisztítását hajtja végre. A két dugattyúhenger-elrendezéssel ellátott sótalanítóberendezés ismert kialakítása esetén ugyan a du35 gattyúk mozgásirányának átkapcsolása pillanatában kielégítõen nagy nyomás van jelen, hogy a vizet tovább a membránon keresztülnyomja, és ezáltal sótalanított vizet állítson elõ. Azonban megállapították, hogy a „crossflow” az átkapcsolás pillanatában összeomlik. 40 Ennek következtében ebben a pillanatban a membrán öblítése már nem kielégítõ mértékû, úgyhogy a membránfelületen a sómolekulák sûrûsége növekedhet, ami az ozmotikus nyomás és ezáltal az üzemi nyomás növekedéséhez vezet, egészen addig, amíg a membrán45 felületen sókéreg nem képzõdik, és tartós üzemkiesést eredményez. Az US 4 187 173 és az EP 0 018 128 A1 víznek ozmózis útján történõ sótalanítására szolgáló eljárást és berendezést ismertet, ahol mind a tápvíz körében, mind 50 a töményített anyag körében – az US 4 187 173 esetén – egy-egy nyomáskiegyenlítõ tartály van elrendezve. Ezen nyomáskiegyenlítõ tartályok ennél a megoldásnál pulzációcsillapítóként, illetve különbséginyomás-csillapítóként vannak kiképezve, amelyeknél egy dugattyú 55 egy hengerben mozgatható, és a henger belsõ terét két kamrára osztja fel. Az egyik kamrában lévõ tápvíz kivezetésérõl ott úgy gondoskodnak, hogy a dugattyúra nyomást fejtenek ki, a második kamrába bevezetett töményítmény és egy, ebben a kamrában elhelyezkedõ 60 tekercsrugó segítségével. 2
1
HU 005 387 T2
Az FR 2 568 321-bõl és az EP 0 055 981 A1¹bõl további, fordított ozmózist alkalmazó berendezések és eljárások ismertek. A találmány ezért azon a feladaton alapul, hogy víznek fordított ozmózis útján történõ folyamatos sótalanítására szolgáló ismert eljárások és berendezések esetén, amelyek egy, ismertetett membránmodullal mûködnek, az ismertetett problémák elkerülésére alkalmas intézkedéseket hozzunk létre. Ezt a feladatot a találmány szerint az 1. igénypont szerinti eljárással oldottuk meg. Az ismertetett problémák megoldására szolgáló megfelelõ berendezés a 4. igénypontban van megadva. A találmány szerinti eljárás, illetve a találmány szerinti berendezés elõnyös kiviteli alakjai az aligénypontokban vannak megadva. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy az ismertetett problémák, különösen a membránfelület elszennyezõdése vagy akár a membrán sérülése miatt elõforduló üzemkiesés elkerülhetõ azáltal, hogy a membrán mentén történõ áramlást alkalmas eszközök segítségével folyamatosan fenntartjuk. Ennek érdekében a találmány szerint egy tároló van elrendezve, amely a membránmodulba bevezetett sós vízre hat, és a membrán mentén történõ áramlás fenntartása érdekében a membránmodulba járulékosan vizet, különösen sós vizet vezet be. A találmány szerint továbbá egy dugattyúhengerelrendezés van elrendezve, amely dugattyúval van ellátva, amely a henger belsõ terét három kamrára osztja fel, ahol az egyik bemeneti kamrában a nyomáskiegyenlítõ berendezésbõl kiáramló sós víz, egy kimeneti kamrában a membránberendezésbõl kiáramló töményített sós víz és egy nyomókamrában egy nyomástárolóban tárolt közeg, például szintén víz vagy egy hidraulikus folyadék, nagy nyomás alatt van jelen. Az áramlás kívánt fenntartása ennek során a víznek a tárolóból való kivezetése révén elõnyösen magától áll be. Azonban a dugattyúhenger-elrendezés vezérlésére szolgáló, megfelelõ vezérlõberendezés is jelen lehet, hogy a kívánt nyomás-elõsegítést érjük el. Ezen dugattyúhenger-elrendezés elõnyös kiviteli alakjai a 6. és 7. igénypontban vannak megadva. Elõnyös az olyan kiviteli alak, amelynél például az átkapcsolás pillanatában két dugattyúhenger-elrendezéssel ellátott ismert berendezés esetén a nyomáscsökkenést vagy áramláscsökkenést áthidaljuk, hogy a membránon keresztüli folyamatos áramlást fenntartsuk. Például a membrán mentén történõ áramlás csökkenésének mérésére szolgáló megfelelõ érzékelõk lehetnek elrendezve. A találmány szerint elõnyös módon két, ellenfázisban mûködõ dugattyúhenger-elrendezés van elrendezve, mint amilyenek a WO 02/41979 A1 számú közzétételi iratból ismertek. A tároló ekkor úgy hat, hogy a dugattyú mozgásirányának változása esetén, tehát különösen a dugattyúk megállásának pillanatában a sós vízre támogató nyomást fejtünk ki. Ezáltal különösen ezen átkapcsolási pillanatban egy esetleges nyomás-
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 3
2
esést egyenlítünk ki, és az áramlást a membrán mentén fenntartjuk. Egy további elõnyös kiviteli alak a 3. igénypontban van megadva. Ebben az esetben a víznek a tárolóból való kivezetéséhez szükséges nyomás egyrészt a membránmodulból kivezetett töményített sós víz nyomásából és járulékosan egy, egy nyomástárolóban tárolt nyomásból tevõdik össze, ahol az összesen adódó nyomásnak természetesen szükség esetén nagyobbnak kell lennie, mint az a nyomás, amellyel a nyomáskiegyenlítõ berendezésbõl kiáramló sós víz rendelkezik. A találmányt az alábbiakban rajzok segítségével részletesebben ismertetjük. A rajzon az 1. ábrán a találmány szerinti eljárás ismertetésére szolgáló blokkvázlat, és a 2. ábrán a találmány szerinti berendezésnek egy kiviteli alakja látható. Az 1. ábrán bemutatott blokkvázlat 10 sós víznek egy elsõ p1 nyomás alatt 2 nyomáskiegyenlítõ berendezésbe vezetõ 1 szállítószivattyút mutat. A 2 nyomáskiegyenlítõ berendezésbõl ugyanezt a 11 sós vizet, amely itt azonban nagy p2 munkanyomásnak van kitéve, a 3 membránmodulhoz vezetjük. Ott a 11 sós víznek egy része, például a 11 sós víz 25%¹a, 6 membránon keresztüláramlik, amely elõnyösen úgynevezett „crossflow” membránként van kiképezve, és ennek során ezt sótalanítjuk, és sótalanított 12 vízként elvezetjük. A 11 sós víz maradék része, például 75%¹a, a 6 membránon nem tud áthaladni, hanem a 6 membrán felülete mentén az 5 összekötõ vezetékbe áramlik, amelyen keresztül ezt töményített 13 sós vízként a 3 membránmodulból kivezetjük. A töményített 13 sós vizet, amely még mindig nagy nyomással rendelkezik, amely hozzávetõleg a p2 nyomásnak felel meg, azonban nála valamivel kisebb, ezután ismét a 2 nyomáskiegyenlítõ berendezésbe vezetjük. Ott ezt a nagy p2 nyomást a még részletezendõ módon arra hasznosítjuk, hogy a 2 nyomáskiegyenlítõ berendezésbe bevezetett sós vízre nyomást fejtsünk ki, és ezt a 3 membránmodulba annak bemenetére vezessük. Ezt a nyomást egyben a nyomáskiegyenlítõ berendezésben arra hasznosítjuk, hogy az abban lévõ töményített 14 sós vizet a 4 elvezetõvezetéken keresztül véglegesen elvezessük, és a 2 nyomáskiegyenlítõ berendezésbe töményítetlen 10 sós vizet vezessünk. Az összes ismertetett folyamat ebben az esetben egyidejûleg és folyamatosan valósul meg, úgyhogy nagy munkanyomást szolgáltató nagynyomású szivattyúra nincs szükség, és sótalanított 12 vizet folyamatosan rendelkezésre bocsátunk. Ahogy a bevezetõben ismertettük, különösen „crossflow” típusú 6 membrán alkalmazása esetén szükség van arra, hogy a sós víznek a membránfelület menti áramlását folyamatosan és egyenletes nagy nyomás alatt fenntartsuk, mivel ellenkezõ esetben a membránfelületen sómolekulák rakódhatnak le, amelyek a membrán sérüléséhez vagy üzemkieséshez vezethetnek. Különbözõ körülmények miatt azonban elõfordulhat, hogy a 2 nyomáskiegyenlítõ berendezésbõl kivezetett sós víz p2 nyomása rövid ideig olyan erõsen
1
HU 005 387 T2
csökken, hogy a membránfelület menti áramlás csökken, vagy akár meg is szakadhat. A sótalanítás ebben az esetben ugyan még mindig végbemenne, azonban a membrán megsérülhetne, mivel a töményített 13 sós víz a 3 membránmodulból nem tudna elfolyni. Annak érdekében, hogy egy ilyen esetben a p2 nyomást és az áramlást fenntarthassuk, ezért a találmány szerint egy 15 tároló van elrendezve, amely egy ilyen esetben a 3 membránmodulba járulékos vizet vezet, és így biztosítja, hogy a nagy p2 munkanyomás fennmaradjon, és a membránfelület menti áramlás nem csökken. A 2. ábra a találmány szerinti berendezésnek egy konkrét kiviteli alakját mutatja. Ez két azonos 401, 402 dugattyúhenger-elrendezéssel van ellátva, amelyek egy vonalba esõen egymással szemben elhelyezett két hengerrel vannak ellátva, amelyek a sós víz befogadására egy-egy 201, 202 bemeneti kamrát és a töményített 13 sós víz befogadására egy-egy 101, 102 kimeneti kamrát tartalmaznak. A 401, 402 dugattyúhenger-elrendezéseken belül egy-egy speciális 301, 302 dugattyú van elrendezve, amely a dugattyú belsõ terét az említett kamrákra felosztja, és amely a képen vízszintes irányban a dugattyúhenger-elrendezésen belül mozgatható. Az 1 szállítószalagtól egy-egy, egy (passzív) 7 visszacsapó szeleppel ellátott bevezetõvezeték a 201, 202 bemeneti kamrákhoz vezet. A 7 visszacsapó szelepek ebben az esetben oly módon vannak kiképezve, hogy nyitnak és átáramlást tesznek lehetõvé, ha a bevezetõvezetékben uralkodó nyomás nagyobb, mint a 201, 202 bemeneti kamrákban uralkodó nyomás. Hasonló 8 visszacsapó szelepek, amelyek azonban eltérõ átáramlási iránnyal rendelkeznek, a 201, 202 bemeneti kamráktól a 3 membránmodulhoz vezetõ hozzávezetõ vezetékekben találhatók. A 3 membránmodultól a 101, 102 kimeneti kamrákhoz vezetõ 5 hozzávezetõ vezetékekben és a 101, 102 kimeneti kamráktól elvezetõ 4 vezetékekben ezzel szemben aktívan kapcsolható V3, V6, illetve V1, V4 fõszelepek vannak elrendezve, amelyeken keresztül a töményített 13 sós víznek a 3 membránmodul felõli hozzááramlása, illetve a töményített 14 sós víznek a 2 nyomáskiegyenlítõ berendezésbõl való elvezetése vezérelhetõ. A 301, 302 dugattyúk 30 dugattyúrúd segítségével szilárdan egymással össze vannak kötve. Például elektromos hajtómûmotorok által hajtott 40 fogaskerekek egy, a 30 dugattyúrúdon kiképzett fogazatba kapcsolódnak, a 30 dugattyúrudat és ezen keresztül a 301, 302 dugattyúkat hajtják, hogy a nyomásveszteségeket kiegyenlítsük. A dugattyúk úgy vannak elrendezve, hogy ellenfázisban mûködnek. Amennyiben tehát az egyik dugattyú olyan helyzetben van, amelyben a 202 bemeneti kamra térfogata a legnagyobb, és a 102 kimeneti kamra térfogata a legkisebb, úgy a másik, a 30 dugattyúrúdon keresztül összekapcsolt dugattyú olyan helyzetben van, amelyben a 201 bemeneti kamra térfogata a legkisebb, és a 101 kimeneti kamra térfogata a legnagyobb (lásd 2. ábrát). Ebben a helyzetben a 202 bemeneti kamra
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 4
2
vízzel van megtöltve, és a 101 kimeneti kamra töményített sós vízzel van megtöltve. A V1, V3, V4 és V6 szelepek, amelyek itt kapcsolóként vannak ábrázolva, úgy vannak vezérelve, hogy ekkor a V3 és V4 szelepeket zárjuk, míg a V1 és V6 szelepeket nyitjuk. Egy-egy szelep nyitása ebben az összefüggésben áramlási kapcsolat létrehozását jelenti, hogy olyan átáramlást tegyünk lehetõvé, amihez a szelepet tisztán mechanikusan nyitjuk. Analóg módon egy-egy szelep zárása az áramlási kapcsolat megszakítását jelenti, hogy az átáramlást megszüntessük, amihez tisztán mechanikusan a szelepet zárjuk. A V1 fõszelep nyitása révén elõször a 101 kimeneti kamrában lévõ töményített sós víz nyomása csökken. A V6 fõszelep nyitásával a 102 kimeneti kamrára nyomást (például hozzávetõleg 65 bar) fejtünk ki, és a töményített sós víz ebbe a kamrába áramlik. Egyidejûleg a nyomásnak kitett dugattyú révén a 202 bemeneti kamrában lévõ sós vizet a 3 membránmodulhoz nyomjuk. Mivel a dugattyúk úgy vannak elrendezve, hogy ellenfázisban mûködnek, a nyomásnak (például 65 bar) kitett töményítménynek a 102 kimeneti kamrába való bevezetése a 30 dugattyúrúdon keresztül a másik 301 dugattyú mozgatását idézi elõ, amely ezáltal a nyomásmentes 101 kimeneti kamrát üríti. Egyidejûleg a 201 bemeneti kamrában csökkentett nyomás keletkezik, amely sós vizet szív be, és ezt a kamrát megtölti. Amennyiben a 102 kimeneti kamra meg van töltve, a fõszelepeket megfelelõen vezéreljük, és fordított folyamat megy végbe. Mivel a membránmodult elõnyösen hozzávetõleg 70 bar-ral mûködtetjük, hogy elegendõ mértékû édesvíz-elõállítást valósítsunk meg, és legfeljebb hozzávetõleg 5–10 bar a membránon nyomásveszteségként lép fel, a 3 membránmodul töményítményt elvezetõ 5 vezetékén a töményített sós víznek a fentiekben megadott, még legalább hozzávetõleg 65 bar nyomása áll rendelkezésre. Annak érdekében, hogy a víznek a 6 membrán membránfelülete mentén történõ áramlását a 301, 302 dugattyúk mozgásirányának átkapcsolásakor, különösen a 301, 302 dugattyú megállásának idõpontjában fenntartsuk, a találmány szerint egy járulékos 403 dugattyúhenger-elrendezés van elrendezve, amelyet a továbbiakban dugattyús tárolónak nevezünk. Ez három kamrával van ellátva, éspedig egy 203 tápvízkamrával (bemeneti kamra), amely a betáplált sós víz 11 bevezetõvezetékével van összekapcsolva, egy, a töményítményt vezetõ 5 vezetékkel összekapcsolt 103 töményítménykamrával (kimeneti kamra), és egy 503 nyomókamrával. Az 503 nyomókamra ebben az esetben egyrészt egy aktív V7 szelepen keresztül a 11 bevezetõvezetékkel van összekötve, és másrészt közvetlenül egy 20 nyomástárolóval, elõnyösen egy buboréktárolóval. Mûködés során a V7 szelep mindig zárva van, mivel ez csupán arra szolgál, hogy az 503 nyomókamrából és a 20 nyomástárolóból álló kört az üzemszünet után ismét nyomófolyadékkal, például egy hidraulikus folyadékkal feltölthessük, és a 20 nyo-
1
HU 005 387 T2
mástárolóban a szükséges nagy nyomást újból létrehozhassuk. Amennyiben a 303 dugattyúnak a 103 töményítménykamrában lévõ hatásos dugattyúfelülete a 203 tápvízkamrában lévõ dugattyúfelületnek hozzávetõleg háromnegyedével egyenlõ, és az 503 nyomókamrában lévõ dugattyúfelület ennek a felületnek hozzávetõleg egynegyedével egyenlõ, a következõ nyomáseloszlások adódnak. A 203 tápvízkamrában az üzemelés során hozzávetõleg 60 bar nyomást hozunk létre. Ebbõl a 104 nyomókamrából és a 20 nyomástárolóból álló körben 280 bar¹ig terjedõ nyomás adódik. Ezt azonban az üzemelés során nem érjük el. Az üzemi nyomás ebben a részben hozzávetõleg 200 és 210 bar közötti tartományban van. A 301, 302 dugattyúk mozgásirányának átkapcsolási pillanatában a 203 tápvízkamra által a 303 dugattyúra hozzávetõleg 70 bar nyomás hat. Tételezzük fel, hogy a 20 tárolóban uralkodó nyomás csupán 160 bar. Ekkor innen az 503 nyomókamrában lévõ kisebb dugattyúfelület miatt hozzávetõleg 160/4, tehát hozzávetõleg 40 bar nyomás hat. Tételezzük fel, hogy a töményítménykörben uralkodó nyomás, tehát a 3 membránmodulból kivezetett töményített 13 sós víz nyomása hozzávetõleg 68 bar¹t tesz ki. Ez a nyomás olyan felületre hat, amely a dugattyú felületének háromnegyedét foglalja magában. Következésképpen itt egy hozzávetõleg 51 bar-nak megfelelõ nyomás hat. Ez a két nyomás azonos irányban hat, és így összességében hozzávetõleg 91 bar nyomássá adódnak össze. Ezen eredendõ nyomás ellen csupán a 203 tápvízkamrában lévõ 70 bar hat. Ezáltal tehát egy elegendõen nagy nyomás áll rendelkezésre, hogy a 303 dugattyút a bemutatott helyzetben lefelé nyomja, és így a 6 membrán mentén történõ áramlást fenntartsa. Még abban az esetben, ha a töményítménykör számára hozzávetõleg 6 bar-nak megfelelõ nyomást veszünk alapul, úgy ebbõl a 103 töményítménykamrában még mindig egy 45 bar-nak megfelelõ hányad adódik. Abban az esetben is, ha a 20 nyomástárolóban uralkodó nyomás csupán 120 bar-nak felel meg, ebbõl további 30 bar ered, úgyhogy még mindig 75 bar-nak megfelelõ össznyomás adódik, amely a 6 membrán mentén történõ áramlás fenntartását teszi lehetõvé. A 403 dugattyús tároló oly módon vezérelhetõ, hogy csupán abban az esetben, ha a 201, 202 bemeneti kamrák és a 3 membránmodul közötti összekötõ vezetékben nyomásesés tapasztalható, illetve a 6 membrán mentén történõ áramlás csökken, fejtünk ki járulékos nyomást az említett összekötõ vezetékre. Ennek érdekében például alkalmas érzékelõk lehetnek elrendezve, amelyek egy ilyen jellegû nyomásesést, illetve áramláscsökkenést érzékelnek, és a megfelelõ nyomásvezérlést kiváltják. Ezenkívül ennek érdekében erre alkalmasan vezérelt, a 3 membránmodul és a 403 dugattyúhenger-elrendezés közötti 5 töményítményvezetékben elrendezett szelepeket alkalmazhatunk, amelyeket szükség esetén nyitunk, hogy egy nyomásnak a 103 töményítménykamrában való létrehozása révén a 300 dugattyú ismertetett, lefelé irányuló
5
10
15
20
25
30
35
2
mozgását elõidézzük. Amennyiben azonban ilyen, nyomással való támogatásra nincs szükség, egy ilyen szelep ismét le is zárható, úgyhogy a 203 tápvízkamrában uralkodó, az 503 nyomáskamrához képesti nagyobb nyomás hatására a 303 dugattyút ismét felfelé mozgatjuk, és ott kvázi készenlétben tartjuk. A találmány szerinti 403 dugattyús tároló esetén egy ilyen vezérlés azonban elhagyható, mivel az említett nyomásviszonyok az üzemelés során automatikusan beállnak, és a kívánt hatás külön vezérlés révén érhetõ el. Ekkor egyrészt tápvíz a 203 kamrából és másrészt töményítmény a 3 membránmodulból a 103 kamrába áramolhat, úgyhogy a 6 membrán mentén történõ áramlás fenn van tartva. Ezenkívül járulékosan az ismertetett V1, V3, V4, V6 fõszelepekkel párhuzamosan mellék- vagy megkerülõszelepek rendezhetõk el, hogy a fõszelepek igénybevételét csökkentsük, és ezáltal azok élettartamát megnöveljük. Ezenkívül egy vagy több átfolyásimennyiség-korlátozó eszköz is el lehet rendezve, amelyek arra szolgálnak, hogy a hirtelen nyomáskiegyenlítõdést azáltal akadályozzák meg, hogy a maximális átfolyási mennyiséget korlátozzák, és ily módon a fokozatos nyomáskiegyenlítõdéshez és lökésszerû nyomásingadozások helyett a lassú nyomásváltozásokhoz hozzájáruljanak. Az ilyen jellegû és további elemek a már említett WO 02/41979 A1¹ben vannak bemutatva és ismertetve. Ezenkívül ebben a dokumentumban egy ilyen jellegû, két dugattyúhenger-elrendezéssel ellátott berendezés alapvetõ mûködésmódja is részletesen van ismertetve. A találmány ezenkívül víznek fordított ozmózis útján történõ sótalanítására szolgáló, eltérõen kialakított berendezéseknél is alkalmazható, amely berendezések például a bemutatott két dugattyúhenger-elrendezés helyett eltérõ számú, ilyen jellegû elrendezést, például egy vagy három dugattyúhenger-elrendezést tartalmaznak. Ezek alapvetõen másképpen is ki lehetnek alakítva.
40 SZABADALMI IGÉNYPONTOK 1. Eljárás víz folyamatos sótalanítására fordított oz45 mózis útján, különösen tengervíz sótalanítására, aminek során – sós vizet (10) elsõ nyomás (p1) alatt szállítószivattyú (1) segítségével dugattyúhenger-elrendezést tartalmazó nyomáskiegyenlítõ berendezésbe (2) vezetünk, 50 – sós vizet (11) a nyomáskiegyenlítõ berendezésbõl (2) második megnövelt nyomás (p2) alatt folyamatosan egy membránmodulba (3) vezetünk, és ott membrán (6) segítségével sótalanított vízre (12) és töményített sós vízre (13) választjuk szét, 55 – a membránmodulból (3) kivezetett töményített sós vizet (13) hozzávetõleg a második nyomás (p2) alatt folyamatosan a nyomáskiegyenlítõ berendezésbe (2) vezetjük, és ott a nyomáskiegyenlítõ berendezésbe (2) vezetett sós víznek 60 5
1
HU 005 387 T2
(12) hozzávetõleg a második nyomásnak (p2) való kitevésére és a sós víznek (12) a membránmodulba (3) való bevezetésére használjuk, – a membránmodulba (3) bevezetett sós víznek (11) egy tárolóból (15; 403, 20) kivezetett sós víz segítségével a membrán (6) membránfelülete mentén történõ folyamatos áramlását tartjuk fenn, azzal jellemezve, hogy a tároló (15; 403; 20) dugattyúval (303) ellátott dugattyús tárolót (403) tartalmaz, ahol a dugattyú elülsõ oldalán egy, a nyomáskiegyenlítõ berendezés (2) sósvíz-kimenetével és a membránmodul (3) sósvíz-bemenetével összekapcsolt bemeneti kamra (203) és a dugattyú hátsó oldalán egy, a membránmodul (3) töményített sós víz (13) kimenetével összekapcsolt kimeneti kamra (103), valamint egy, a nyomástárolóval (20) összekapcsolt nyomókamra (503) van elrendezve, és a dugattyú hátsó oldalának felületarányai és a nyomástároló (20) nyomása oly módon van beállítva, hogy elõre meghatározott idõpontokban a bemeneti kamrában (203) olyan nyomást hozzunk létre, amely a nyomáskiegyenlítõ berendezésbõl (2) kivezetett sós víz (11) második nyomásánál (p2) nagyobb. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a nyomáskiegyenlítõ berendezés (2) két, ellenfázisban mûködõ, egy-egy dugattyúval (301, 302) ellátott dugattyú-hengerelrendezést (401, 402) tartalmaz, és a tároló (15; 403; 20) a dugattyúk (301, 302) mozgásirányának változása esetén a tárolóból (15; 403; 20) a membránmodulba (3) vizet vezet. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a víznek a tárolóból (15; 403; 20) való kivezetésére szolgáló nyomást a membránmodulból (3) kivezetett töményített sós víz (13) hozzávetõleg második nyomásának és egy nyomástárolóból (20) származó támogató nyomás kombinálásával hozzuk létre. 4. Berendezés víz folyamatos sótalanítására fordított ozmózis útján, különösen tengervíz sótalanítására, amely tartalmaz: – egy szállítószivattyút (1) sós víznek (10) egy elsõ nyomás (p1) alatt egy nyomáskiegyenlítõ berendezésbe (2) való vezetésére, – egy membránmodult (3) bevezetett sós víznek (10) sótalanított vízre (12) és töményített sós vízre (13) való szétválasztására,
5
10
15
20
25
30
35
40
6
2
– egy dugattyúhenger-elrendezéssel ellátott nyomáskiegyenlítõ berendezést (2) a sós víznek (11) egy második megnövelt nyomás (p2) alatt a membránmodulba (3) való folyamatos vezetésére és a töményített sós víz (13) elvezetésére, és – egy tárolót (15; 403; 20) a membránmodulba (3) bevezetett sós víz (11) a membrán (6) membránfelülete mentén történõ folyamatos áramlásának a víznek a tárolóból (15; 403; 20) a membránmodulba (3) való vezetése révén történõ fenntartására, azzal jellemezve, hogy a tároló (15; 403; 20) dugattyúval (303) ellátott dugattyús tárolót (403) tartalmaz, ahol a dugattyú elülsõ oldalán egy, a nyomáskiegyenlítõ berendezés (2) sósvíz-kimenetével és a membránmodul (3) sósvíz-bemenetével összekapcsolt bemeneti kamra (203) és a dugattyú hátsó oldalán egy, a membránmodul (3) töményített sós víz (13) kimenetével összekapcsolt kimeneti kamra (103), valamint egy, a nyomástárolóval (20) összekapcsolt nyomókamra (503) van elrendezve, és a dugattyú hátsó oldalának felületarányai és a nyomástároló (20) nyomása oly módon van beállítva, hogy elõre meghatározott idõpontokban a bemeneti kamrában (203) olyan nyomást hozzunk létre, amely a nyomáskiegyenlítõ berendezésbõl (2) kivezetett sós víz (11) második nyomásánál (p2) nagyobb. 5. A 4. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a nyomáskiegyenlítõ berendezés (2) két, ellenfázisban mûködõ, egy-egy dugattyúval (301, 302) ellátott dugattyú-henger elrendezést (401, 402) tartalmaz, és a tároló (15; 403; 20) a dugattyúk (301, 302) mozgásirányának változása esetén a tárolóból (15; 403; 20) a membránmodulba (3) vizet vezet. 6. A 4. vagy 5. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a dugattyú (303) oly módon van kiképezve, hogy a nyomókamrában (503) uralkodó nyomás a dugattyú hátsó oldali felületének hozzávetõleg egynegyedére és a kimeneti kamrában (103) uralkodó a dugattyú hátsó oldali felületének hozzávetõleg háromnegyedére tudjon hatni. 7. A 4., 5. vagy 6. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a nyomástároló (20) olyan nyomással rendelkezik, amely a második nyomásnak (p2) legalább a kétszeresét teszi ki.
HU 005 387 T2 Int. Cl.: B01D 61/06
7
HU 005 387 T2 Int. Cl.: B01D 61/06
Kiadja a Magyar Szabadalmi Hivatal, Budapest Felelõs vezetõ: Törõcsik Zsuzsanna Windor Bt., Budapest
