DE3146588A1

DE3146588A1 - Apparatus for the partial separation of liquid solutions by the reverse osmosis principle

Info

Publication number: DE3146588A1
Application number: DE19813146588
Authority: DE
Inventors: Gerhard 7990 Friedrichshafen Hestermann
Original assignee: Individual
Current assignee: HESTERMANN, GERHARD, 88094 OBERTEURINGEN, DE
Priority date: 1981-11-25
Filing date: 1981-11-25
Publication date: 1983-06-30
Also published as: DE3146588C2

Abstract

An apparatus for the partial separation of liquid solutions serves mainly for producing potable water from seawater in emergencies and is operated manually. It runs by the reverse osmosis principle and has a membrane (40), on one side (32) of which a higher pressure than the osmotic pressure is generated and maintained by means of a pressure accumulator (15). A pressure pump (21a) delivers the corresponding additional seawater rate through the membrane (40), while two flushing pumps (19a, 119) ensure that a multiple of the desalinated sea water quantity is delivered as flushing liquid through the membrane chamber (32). For this purpose, a multi-way valve (24a) with a piston plunger (38a) is provided which alternately switches the double-acting flushing pumps with their two piston sides to operating pressure and atmospheric pressure. <IMAGE>

Description

Gerät zur teilweisen Trennung Partial separation device

flüssiger Lösungen nach dem Prinzip der Umkehrosmose Die Erfindung betrifft ein Gerät zur teilweisen Trennung flüssiger Lösungen nach dem Prinzip der Umkehrosmose, insbesondere zur manuellen Betätigung, mit einer Membran in einer-Menibrankammer, die durch eine Pumpe mit unter Druck stehender Lösung versorgt wird und unter Aufrechterhaltung des Druckes mit frischer Lösung gespült wird. liquid solutions based on the principle of reverse osmosis The invention relates to a device for the partial separation of liquid solutions according to the principle of Reverse osmosis, especially for manual operation, with a membrane in a menibran chamber, which is supplied with pressurized solution by a pump and is maintained the pressure is flushed with fresh solution.

Aus der DE-OS 28 50 650 ist ein derartiges Gerät bekannt geworden, bei dem eine Pumpe mit einem Schleppkolben und zwei verschieden großen wirksamen Kolbenflächen verwendet wird. Dadurch ist es möglich, ohne wesentlichen Energie-Verlust wesentlich größere Mengen an unter Druck stehender Flüssigkeit zum Spülen durch die Druckseite der Membrankammer zu pumpen, als durch die Membran dringt, Dadurch werden Ablagerungen auf der Membran verhindert bzw. weggespült, was für die Aufrechterhaltung eines störungsfreien Betriebes über lange Zeit notwendig ist.Such a device is known from DE-OS 28 50 650, in which a pump with a drag piston and two different sizes are effective Piston surfaces is used. This makes it possible without any significant loss of energy much larger amounts of pressurized fluid for flushing to pump the pressure side of the diaphragm chamber than penetrates through the diaphragm, thereby deposits on the membrane are prevented or washed away, which is essential for maintenance one trouble-free operation is necessary over a long period of time.

Diese Funktion ist so, daß durch die größere Kolbenseite eine größere Menge unter Druck gesetzter Flüssigkeit in die Membrankammer gefördert wird, als durch die kleinere Kolbenseite, die dabei ebenfalls mit der Membrankammer verbunden ist, zur Kraftrückgewinnung abgezogen wird. Bei der Rückbewegung des Pumpenkolbens wird auf der größeren Kolbenseite frische Lösung angesaugt und die auf der kleineren Kolbenseite befindliche etwas eingedickte Lösung nach Schließen des Schleppkol-.This function is such that the larger piston side creates a larger one Amount of pressurized liquid is conveyed into the diaphragm chamber than through the smaller side of the piston, which is also connected to the diaphragm chamber is withdrawn for power recovery. When the pump piston moves back fresh solution is drawn in on the larger side of the piston and that on the smaller side Somewhat thickened solution on the piston side after closing the drag piston.

benventils drucklos abgeführt. Das Ansaug- und das Auslaßventil der Pumpe sind als Rückschlagventile ausgeführt.ben valve discharged without pressure. The intake and exhaust valve of the The pumps are designed as check valves.

Ein Druckspeicher sorgt dafür, daß während des Betriebes in der Membrankammer ein Druck aufrechterhalten wird, der über dem osmotischen Druck liegt, um die Funktion auch in Pump-Pausen aufrechtzuerhalten.A pressure accumulator ensures that during operation in the diaphragm chamber a pressure above the osmotic pressure is maintained in order to function to be maintained even during pumping breaks.

Aus der DE-OS 28 50 645 ist ein Gerät bekannt geworden, bei der der Druck in der Membrankammer während des Spül-und Ansaugvorganges der Pumpe abgesenkt wird. Das gleiche gilt für die DE-OS 28 50 663, bei der die Spülpumpe gesondert von der eigentlichen Druckpumpe, jedoch auf der gleichen Kolbenstange angeordnet ist. Es ist aber erkannt worden, daß zeitweise Druckabsenkungen zu einem Durchbruch des gelösten Stoffes durch die Membran führen. Die Osmose-Membranen sind bei einem Druck unterhalb des osmotischen Druckes für den gelösten Stoff., beispielsweise Salz im Meerwasser, durchlässig und halten diesen nur zurück, wenn der Druck vor der Membran über dem osmotischen Druck liegt. Bei diesen Ausführungen kommt es aber bei jedem Spülvorgang zu einem Absenken des Druckes in der Membrankammer unter den osmotischen Druck, so daß bei jedem Pumpenhub jeweils ein Durchbruch des gelösten Mediums durch die Membran zu befürchten ist. Daher sind diese Vorrichtungen für eine einwandfreie Trennung des Permeats von dem darin gelösten Medium insbesondere in nur einer Stufe,ungeeignet.From DE-OS 28 50 645 a device is known in which the Pressure in the diaphragm chamber decreased during the flushing and suction process of the pump will. The same applies to DE-OS 28 50 663, in which the flushing pump is separate from the actual pressure pump, but arranged on the same piston rod is. However, it has been recognized that temporary pressure drops lead to a breakthrough of the solute through the membrane. The osmosis membranes are in one Pressure below the osmotic pressure for the solute., For example Salt in sea water, permeable and only hold it back when the pressure is up the membrane is above the osmotic pressure. But with these explanations it comes at every flushing process leads to a lowering of the pressure in the membrane chamber under the osmotic pressure, so that with each pump stroke a breakthrough of the dissolved medium is to be feared through the membrane. Hence these devices for a perfect separation of the permeate from the medium dissolved therein in particular in only one stage, unsuitable.

Aufgabe der Erfindung ist es, das Gerät nach der DE-OS 28 50 650 weiter zu verbessern und insbesondere bezüglich seiner Betriebssicherheit und in Anpassung an den universellen Einsatz auch unter schwierigsten Bedingungen zu verbessern.The object of the invention is to further develop the device according to DE-OS 28 50 650 to improve and in particular with regard to its operational safety and adaptation to improve universal use even under the most difficult conditions.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein mechanisch zwangsweise gesteuertes Mehrwegeventil vorgesehen ist, das beide Seiten wenigstens einer zusätzlich zu einer Druckpumpe vorgesehenen doppelseitigen Spülpumpe abwechselnd an die Membrankammer und an den Ein-und Auslaß für die Lösung anschließt.This object is achieved according to the invention in that a mechanical forcibly controlled multi-way valve is provided, both sides at least alternately a double-sided flushing pump provided in addition to a pressure pump connects to the membrane chamber and to the inlet and outlet for the solution.

Zum Spülen der Membran wird also jeweils frische Lösung verwendet, deren Menge wesentlich größer ist als die durch die#Mambran fließende Menge der lösungsfreien Flüssigkeit (Permeat). Das Verhältnis sollte relativ groß sein, um die Membran im Dauerbetrieb sauber zu halten und sollte z.B.Fresh solution is used to rinse the membrane, the amount of which is considerably larger than the amount of the flowing through the # Mambran solvent-free liquid (permeate). The ratio should be relatively large in order to to keep the membrane clean in continuous operation and should e.g.

zehnmal so groß sein wie die Permeatmenge. Obwohl die zum Spülen verwendete Lösung unter dem hohen Betriebsdruck steht, ist kein zusätzlicher Energieaufwand nötig, um sie auf den Betriebsdruck zu bringen. Abgesehen von Strömungs-und Leitungsverlusten für die Spülung braucht also nur die tatsächlich durch die Membran geförderte Permeatmenge auf den Betriebsdruck gefördert zu werden.be ten times as large as the amount of permeate. Although the one used for rinsing Solution is under high operating pressure, does not require additional energy necessary to bring them up to operating pressure. Apart from flow and conduction losses therefore, only the amount of permeate actually conveyed through the membrane is required for flushing to be promoted to the operating pressure.

Das Gerät nach der Erfindung ist besonders vorteilhaft zur manuellen Betätigung in Seenotrettungsgeräten geeignet, für die eine Summe von Forderungen bestehen, die ah sich einander entgegengesetzt gerichtet sind: Die Geräte müssen relativ klein und leicht sein, unter schwierigsten Betriebsbedingungen mit großer Zuverlässigkeit- arbeiten, weil Menschenleben davon abhängen können, im Betrieb absolut wartungsfrei sein, im unbenutzten Zustand über längere Zeiträume betriebsbereit bleiben, ohne Verbrauchsmaterialien arbeiten, gegen Fehlbedienung unempfindlich sein und vor allem mit geringstem Kraftaufwand zu betätigen sein.The device according to the invention is particularly advantageous for manual Actuation in sea rescue equipment suitable for a sum of demands exist that are opposed to each other: the devices must be relatively small and light, under the most difficult operating conditions with large Reliability- work because human lives can depend on it in operation be absolutely maintenance-free, ready for operation for longer periods of time when not in use remain, work without consumables, insensitive to incorrect operation and, above all, can be operated with the least amount of force.

Es ist nämlich rechnerisch nachzuweisen, daß zur Entsalzung der täglichen Mindestmenge von Trinkwasser für einige Personen in einer Rettungsinsel ein von einer Person betätigtes Gerät schon fast durchgehend in Betrieb sein muß, wobei berücksichtigt werden muß, daß die Personen in einer Rettungsinsel durch verschiedene physische und psychische Faktoren, beispielsweise Seekrankheit, häufig geschwächt sind. Ferner muß berücksichtigt werden, daß die Betätigung durch die Enge in einer Rettungsinsel, den schlechten Halt auf dem Boden der mei-st aufblasbaren Rettungsinseln und die Seegangsbedingungen oft sehr erschwert ist. Man kann daher nicht damit rechnen, daß die Bedienungsperson die Pumpe stets gleichmäßig betätigt und genau bis zum Hubende betätigt. Wegen der kleinen Fbrdermengen bei großem Druck fallen auch automatisch hydraulisch umschaitende Ventile, abgesehen von reinen Rückschlagventilen, aus.It is to be proven mathematically that for desalination of the daily Minimum amount of drinking water for some people in a life raft one of device operated by one person must be in operation almost continuously, with It must be taken into account that the people in a life raft are through different physical and psychological factors, such as seasickness, are often weakened are. Furthermore, it must be taken into account that the actuation by the narrowness in a Life raft, the poor grip on the bottom of most of the inflatable life rafts and the sea conditions are often very difficult. One can therefore not count on that the operator always operates the pump evenly and precisely up to End of stroke actuated. Because of the small flow rates at high pressure, they also fall automatically hydraulically switching valves, apart from pure non-return valves.

Die genannten Forderungen sind jedoch mit dem Gerät nach der Erfindung in idealer Weise erfüllt. So wird beispielsweise die Umschaltung jeweils im Hub-Umkehrpunkt der Pumpe vorgenommen - unabhängig davon, ob dies tatsächlich das theoretische Hubende ist - und es ist vorzugsweise eine Sicherung vorgesehen, die die Pumpe gegen eine Hubumkehr vor dem Umschalten des Mehrwegeventils sichert. Dies geschieht beispielsweise dadurch, daß durch ein Rückschlagventil in der Leitung zur Membrankammer die noch auf Membrankammer" geschaltete Spülpumpe hydraulisch gegen eine Bewegungsumkehr gesichert wird, solange das Mehrwegeventil noch nicht auf "Ein- und Auslaß" geschaltet hat.The requirements mentioned are, however, with the device according to the invention fulfilled in an ideal way. For example, the switchover takes place at the stroke reversal point made by the pump - regardless of whether this is actually the theoretical end of the stroke is - and there is preferably a fuse that the pump against one Secures stroke reversal before switching the multi-way valve. This happens for example in that through a check valve in the line to the diaphragm chamber the still Rinsing pump switched to membrane chamber "hydraulically against a reversal of movement is secured as long as the multi-way valve has not yet been switched to "inlet and outlet" Has.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform. sind zwei Spülpumpen vorgesehen, von denen bei jeder Hubrichtung jeweils eine mit ihren beiden Kolbenseiten an die Membrankammer und eine an den Ein- und Auslaß angeschlossen ist. Vorzugsweise können die Spülpumpen unterschiedlich große wirksame Kolbenflächen haben, wobei vorzugsweise die beim Druckhub der Druckpumpe an die Membrankammer angeschlossene Spülpumpe die größeren Kolbenflächen hat.In a preferred embodiment. two flushing pumps are provided, of which in each stroke direction one with its two piston sides to the Diaphragm chamber and one connected to the inlet and outlet. Preferably can the flushing pumps have effective piston areas of different sizes, preferably the flushing pump connected to the membrane chamber during the pressure stroke of the pressure pump the has larger piston areas.

Damit wird berücksichtigt, daß der mehr Kraft benötigende Druckhub der einfachwirkenden Druckpumpe länger dauert als der Ansaughub. Durch die unterschiedlich großen Spülpumpen wird trotzdem eine gleichmäßige Strömung in der Membrankammer aufrechterhalten. Vorzugsweise ist das Gerät so aufgebaut, daß der Kolben der Druckpumpe, der als das freie Ende der Pumpen-Kolbenstange ausgebildet ist, und der bzw. die Spülpumpenkolben auf einer gemeinsamen Pumpenkolbenstange angeordnet sind. So läßt sich auf einfache Weise ein sehr kompaktes Gerät aufbauen.This takes into account that the pressure stroke that requires more force the single-acting pressure pump takes longer than the suction stroke. By the different large irrigation pumps will still have an even flow in the diaphragm chamber maintain. The device is preferably constructed in such a way that the piston of the pressure pump, which is designed as the free end of the pump piston rod, and the or the Rinsing pump piston are arranged on a common pump piston rod. So lets build a very compact device in a simple way.

Vorzugsweise steht das zur Membrankammer führende Auslaßventil der Druckpumpe mit einer Spülpumpenkammer in Verbindung und ist vorzugsweise im Druckpumpenkolben angeordnet. Die-Druckpumpe fördert also während des Druckhubes eine Zusatzflüssigkeitsmenge in die unter Betriebsdruck stehende Spülpumpenkammer. Durch diese Anordnung wird bewirkt, daß bei unterschiedlich-em Druck zwischen Spülkammer und Pumpenkammer die Pumpenfläche nicht wirksam werden kann und ein Flüssigkeitsaustausch sowie ggf. ein Rückschieben der Kolbenstange und verzögertes Umschalten des Mehrwegeventils vermieden wird. Vorteilhaft kann der vorzugsweise ohne druckdichte Dichtung ausgeführte Kolben der wenigsten einen Spülpumpe auf beiden Kolbenseite gleiche w-irksame Kolbenflächen haben. Da die Spülpumpe trotz des hohen in ihr enthaltenen Betriebsdruckes eine reine Umwälzfunktion hat und somit einen Druckunterschied auf beiden Kolbenseiten nur in der Größenordnung der Strömungswiderstände hat, kann auf eine druckdichte Dichtung verzichtet werden, die einerseits anfällig wäre und andererseits die Betätigungskräfte erhöhte. Es wird dadurch zusätzlich sichergestellt, daß sich durch unterschiedliche Erwärmung oder andere nicht vorherzusehende Betriebsumstände auf bei-den Kolbenseiten bildende unterschiedliche Drücke: ausgleichen und somit vermieden wird, daß auf die manuelle- Betätigung unvorhergesehene Kräfte wirken. Die einzigen Di-chtungen, die man an der Pumpe benötigt, sind die Kolbenstangendichtungen am Eingang der Spülpumpen und der Druckpumpe, die jedoch einen kleineren Durchmesser haben als die Kolben selbst und daher leichter zu beherrschen sind und geringere Reibungskräfte erfordern.The outlet valve leading to the diaphragm chamber is preferably the Pressure pump in connection with a flushing pump chamber and is preferably in the pressure pump piston arranged. The pressure pump thus conveys an additional amount of liquid during the pressure stroke into the flushing pump chamber, which is under operating pressure. Through this arrangement will causes that at different-em pressure between the rinsing chamber and the pump chamber Pump surface cannot be effective and a fluid exchange and possibly a pushing back of the piston rod and delayed switching of the multi-way valve is avoided. Advantageously, it can be designed preferably without a pressure-tight seal Pistons of at least one flushing pump have the same effective piston areas on both sides of the piston to have. Since the flushing pump, despite the high operating pressure contained in it, a has a pure circulation function and thus a pressure difference on both sides of the piston only in the order of magnitude of the flow resistances can result in a pressure density Seal can be dispensed with, which on the one hand would be susceptible and on the other hand the operating forces increased. This also ensures that different Heating or other unforeseeable operating conditions on both sides of the piston forming different pressures: equalize and thus avoid that on manual actuation causes unforeseen forces to act. The only seals the one needed at the pump are the piston rod seals at the inlet of the flushing pumps and the pressure pump, which however have a smaller diameter than the pistons themselves and are therefore easier to control and require lower frictional forces.

Das Mehrwegeventil kann vorzugsweise ein mit Oberdeckung der Dichtkanten ausgebildetes Schieberventil sein, das an die gleiche Betätigungsmechanik angelenkt ist wie die Pumpen-Kolbenstange und insbesondere parallel zu diesen geführt ist. Dadurch ergibt sich nicht nur eine sehr vorteilhafte raumsparende Anordnung mit geringen Toträumen, sondern durch die Bauweise des Schieberventils mit Oberdeckung der Dichtkanten, bei der also vor einer Umschaltung zunächst alle Durchflußwege gesperrt werden bevor die zu öffnenden Durchflüsse geöffnet werden, wird auch bewirkt, daß bei einer Umsteuerung kein Druckabbau in der Membrankammer vorkommen kann.The multi-way valve can preferably be one with a covering of the sealing edges be designed slide valve, which is hinged to the same actuating mechanism is like the pump piston rod and, in particular, is guided parallel to it. This not only results in a very advantageous space-saving arrangement low dead spaces, but by the design of the slide valve with overlapping of the sealing edges, i.e. all of them before a switchover Flow paths are blocked before the flows to be opened are opened, this also has the effect that, in the event of a reversal, there is no pressure reduction in the diaphragm chamber can occur.

Vorzugsweise kann die Betätigungsmechanik einen Betätigungshebel enthalten, der mittels eines Handgriffes manuell schwenkbar ist und im Bereich eines Endes zwei im Abstand voneinander angeordnete Anlenkungspunkte für die Betätigung des Mehrwegeventils und der Kolbenstange aufweist. Dadurch, daß der Hebel keinen festen Anlenkungspunkt am Gehäuse hat, sondern jeweils die eine Anlenkung das Gegenlager zur anderen bildet, ist sichergestellt, daß #4ehrwegeventil und Pumpe unabhängig von der Position, in der eine Hubumsteuerung vorgenommen wird, sicher gegenläufig bewegt werden. Wenn vorzugsweise in die Druckleitungen zwischen der Membrankammer und dem Mehrwegeventil eine Rückstromsperre z.B.The actuation mechanism can preferably contain an actuation lever, which can be pivoted manually by means of a handle and in the area of one end two articulation points arranged at a distance from one another for the actuation of the Has multi-way valve and the piston rod. Because the lever is not fixed The articulation point on the housing, but each articulation has the counter bearing to the other, it is ensured that # 4 directional control valve and pump are independent from the position in which a stroke reversal is carried out, safely in opposite directions be moved. If preferably in the pressure lines between the diaphragm chamber and the multi-way valve a non-return valve e.g.

in Form von wenigstens einem Rückschlagventil eingebaut ist, dann wird durch diese hydraulische Sicherung erreicht, daß eine Bewegung der Pumpe vor der Betätigung des Mehrwegeventils ausgeschlossen ist.is installed in the form of at least one check valve, then This hydraulic safety device ensures that the pump does not move the actuation of the multi-way valve is excluded.

Für die bequemere und möglichst ermüdüngsarme Betätigung des Gerätes ist es von Vorteil, wenn der Betätigungshebel vorzugsweise ausziehbar an einem die Pumpe und das Mehrwegeventil enthaltenden Gehäuse angebracht ist, das über flexible Druckleitungen mit der vorteilhaft zusammen mit einem Druckspeicher in einer gesonderten Einheit angeordneten Membrankammer verbunden ist und insbesondere über Zu- und Rückflußleitungen mit einer Filtreinheit für die frische Lösung verbunden ist. Das Gerät ist dabei also in drei Einheiten aufgeteilt, von denen die Filtereinheit z.B. nach Art eines Saugkorbes in die Lösung, also beispielsweise das Meerwasser gehängt werden kann, während die Membran- und Speichereinheit, von der' aus das Permeat in einen Auffangbehälter läuft, an beliebiger Stelle abgelegt werden kann. Nur die wirklich notwendigen Funktionsteile wie Pumpe, Mehrwegeventil und gegebenenfalls Oberwachungsorgane sind in der von der Bedienungsperson zu haltenden Einheit zusammengefaßt, die daher relativ leicht gebaut werden kann. Sie ist vorzugsweise so ausgebildet, daß sie gegebenenfalls über eine Körperstütze am Körper abgestützt werden kann, während mit einem Arm der Betätigungshebel mit optimaler Wirkung bedient werden kann. Es ist dabei zu beachten, daß zwar andere Muskeln des Körpers, beispielsweise die Beinmuskeln,eine größere Leistung haben, jedoch eine fußbediente Pumpe in Seenotrettungsgerätewie Rettungsinsen o.dgl.For more comfortable and fatigue-free operation of the device It is advantageous if the operating lever is preferably extendable on one of the Pump and the multi-way valve containing the housing is attached, which is flexible Pressure lines with the advantageous together with a pressure accumulator in a separate Unit arranged membrane chamber is connected and in particular via To- and reflux lines are connected to a filter unit for the fresh solution. The device is divided into three units, one of which is the filter unit e.g. in the manner of a suction strainer in the solution, for example seawater can be hung while the membrane and storage unit from which the Permeate runs into a collecting container, can be deposited at any point. Only the really necessary functional parts such as pump, multi-way valve and possibly Monitoring organs are combined in the unit to be held by the operator, which can therefore be built relatively easily. It is preferably designed in such a way that that it can, if necessary, be supported on the body by means of a body support, while the operating lever can be operated with one arm with optimal effect can. It should be noted that although other muscles of the body, for example the leg muscles, have a higher power, but a foot-operated pump in sea rescue equipment such as Rescue lenses or the like.

praktisch nicht einzusetzen ist. Da es weniger auf eine hohe kurzzeitige Leistung als auf einen Dauerbetrieb ankommt, ist die Betätigung des Gerätes k-eine Frage der Muskelkraft, sondern der Ausdauer.is practically not to be used. Because it is less on a high short-term Power than a continuous operation is important, the operation of the device is k-one It's a question of muscle strength, but of endurance.

Bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der die-Filtereinheit zwei in getrennten Kammern angeordnete Filter aufweist, die zwischen der Zu- und Durchflußleitung umschaltbar sind. Auch dieses Merkmal ist zur Aufrechterhaltung eines störungsfreien Dauerbetriebes ohne Verschmutzung der Membranen der entsprechende Leistung-sverlust vorgesehen.An embodiment is preferred in which the filter unit has two has arranged in separate chambers filters between the inlet and flow line are switchable. This feature is also used to maintain trouble-free Continuous operation without contamination of the membranes, the corresponding loss of performance intended.

Die Lösung wird also über einen der beiden Filter angesaugt, während durch die rückgeführte,etwas eingedickte und zum Spülen der -Membran verwendete Lösung der zweite Filter jeweils wieder freigespült und gereinigt wird. Nach Umschaltung, die alle paar Stunden oder täglich erfolgen kann, steht d-ann jeweils wieder ein gereinigter Filter zur Verfügung.The solution is sucked in through one of the two filters, while by the returned, somewhat thickened and used to rinse the membrane Solution, the second filter is each rinsed free and cleaned. After switching, which can be done every few hours or every day, is due again cleaned filter available.

Da das Gerät aus Gründen des Raumbedarfs ~des Gewichts und der notwendigen Betätigungskraft so dimensioniert werden sollte daß es zur Erzeugung der notwendigen Trinkw#ssermenge über längere Zeiträume betrieben werden sollte, ist es, teilweise auch aus klimatischen Gründen ~notwendig, daß das Gent nachts eingesetzt wird. Daher müssen alle Funktionen des Gerätes auch in der Dunkelheit zu überwachen sein. Der einzige zu überwachende Zustand ist die Aufrechterhaltung eines Druckes in einem Druckbereich, der in angemessener Weise über dem osmotischen Druck liegt. Dazu ist vorzugsweise eine Druckmesseinrichtung in Form eines bei ausreichenden Druckverhältnissen aus dem Gehäuse heraustretenden bzw. herausragenden Indikatorstiftes vorgesehen, der von einer bei für die Funktion unnötig hohem Druck bewegbaren Hülse abgedeckt wird. Die Bedienungsperson kann also sicher sein, daß dann, wenn der Stift herausragt, was sowohl optisch als auch durch Fühlen festgestellt werden kann, die richtigen Druckverhältnisse vorliegen.Because the device takes up space ~ the weight and the necessary Operating force should be dimensioned so that it is necessary to generate the necessary Drinking water should be operated over long periods of time, it is, in part also for climatic reasons ~ necessary that the gent is used at night. Therefore it must be possible to monitor all functions of the device even in the dark. Of the the only condition to be monitored is the maintenance of a pressure in one Pressure range that is reasonably above the osmotic pressure. Is to preferably a pressure measuring device in the form of one with sufficient pressure conditions provided that the indicator pin protrudes or protrudes from the housing, which is covered by a sleeve that can be moved when the pressure is unnecessarily high for the function will. The operator can therefore be sure that when the pin protrudes, what can be determined both visually and by touch, the right ones Pressure conditions exist.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus den Zeichnungen und der Beschreibung hervor. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform derErfindung in einem ersten Betriebszustand, Fig. 2 das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 in einem zweiten Betriebszustand, Fig. 3 und 4 eine besonders bevorzugte Ausführungsform mit zwei Spülpumpen in zwei Arbêitsstellungen, Fig. 5 eine Außenansicht des aus drei Einheiten bestehenden Gerätes und Fig. 6 eine teilgeschnittene schematische Darstellung einer Filtereinheit.Further advantages and features of the invention emerge from the drawings and the description. Embodiments of the invention are shown in the drawing and are explained in more detail below. Show it: Fig. Figure 1 is a schematic representation of a first embodiment of the invention in one first operating state, FIG. 2 shows the exemplary embodiment according to FIG. 1 in a second Operating state, FIGS. 3 and 4, a particularly preferred embodiment with two Flushing pumps in two working positions, FIG. 5 is an external view of the three units existing device and FIG. 6 is a partially sectioned schematic representation of a Filter unit.

Das in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestellte Gerät ist ein handbetriebenes Gerät zur Entsalzung voe Meerwasser, das zur Verwen#dung auf Rettungsinseln für Schiffe oder Flugzeuge bestimmt ist. Seine Hauptkomponent(e~n sind eine Pumpeneinheit 12 mit den zugehörigen-Steuer- und Oberwachungsorganen, eine Membraneinheit 13, die vorteilhaft auch einen hydraulischen oder hydropneumatischen Druckspeicher 15 enthält, der in der Zeichnung beispielsweise mit einem federbelasteten Kolben dargestellt ist, und eine Filtereinheit 14 zum Ansaugen und Reinigen des Meerwassers sowie zur Abgabe des Konzentrats. Die Einheiten sind untereinander vorzugsweise durch flexible Schläuche verbunden, wie im folgenden noch anhand von Fig. 5 erläutert wird.The device shown schematically in Figs. 1 and 2 is a hand-operated Device for desalination of sea water, which is used on life rafts for Ships or aircraft is intended. Its main component (e ~ n are a pump unit 12 with the associated control and monitoring organs, a membrane unit 13, which advantageously also has a hydraulic or hydropneumatic pressure accumulator 15 contains, which is shown in the drawing, for example, with a spring-loaded piston is, and a filter unit 14 for sucking in and cleaning the sea water as well as for Dispensing of the concentrate. The units are preferably flexible with one another Hoses connected, as will be explained below with reference to FIG.

Die Pumpeneinheit 12 besitzt eine Kolbenpumpe 16, auf deren Kolbenstange 17 der Kolben 18 einer doppeltwirkenden Spülpumpe 19 angeordnet ist, und deren freies Ende den Kolben 20 einer einfachwirkenden Dr#uckpumpe 21 bildet. Das Fördervolumen der Spülpumpe ist um ein Vielfaches (vorzugsweise das ca. Zehnfache ) größer als das der Druckpumpe 21. Es ist zu erkennen, daß eine druckdichte Abdichtung nur an der Ko#lbenstange 17 vorgesehen ist, und zwar an der Kolbenstangendurchführung der Spülpumpe#19, so daß auch der Kolben der Druckpumpe gegenüber der Spülpumpe abgedichtet ist. Dagegen braucht der Kolben 18 der Spülpumpe nicht gegen hohe Druckunterschiede zum Zylinder hin abgedichtet zu sein. Die Ein- und Auslaßventile 22, 23 der Druckpumpe sind selbsttätig arbeitende Rückschlagventile und in der Zeichnung schematisch als Kugelventile dargestellt, während die Steuerung der Spülpumpe durch ein mechanisch zwangsgesteuertes Mehrwegeventil 24 erfolgt, das als ein Kolbenschieberventil mit Oberdeckung-der Dichtkanten ausgebildet ist. Die Durchbrüche oder Absätze im Kolben sind also im Vergleich zu den Ein-und Auslaßöffnungen am Ventilgehäuse so bemessen, daß bei der Umschaltung zuerst jeweils ein Kanal ganz abgeschlossen wird, bevor der nächste geöffnet wird.The pump unit 12 has a piston pump 16 on its piston rod 17 the piston 18 of a double-acting flushing pump 19 is arranged, and its free The end of the piston 20 of a single-acting pressure pump 21 forms. The funding volume the flushing pump is many times (preferably about ten times) larger than that of the pressure pump 21. It can be seen that a pressure-tight seal is only possible the piston rod 17 is provided, namely at the piston rod bushing of the Irrigation pump # 19, so that the piston of the pressure pump is sealed off from the flushing pump. Against it the piston 18 of the flushing pump does not need against high pressure differences to the cylinder to be sealed. The inlet and outlet valves 22, 23 of the pressure pump are automatic working check valves and shown schematically in the drawing as ball valves, while the flushing pump is controlled by a mechanically positively controlled multi-way valve 24 takes place, which is designed as a piston valve with upper cover-the sealing edges is. The breakthroughs or shoulders in the piston are therefore compared to the inputs and Dimension the outlet openings on the valve housing so that when switching over first each one channel is completely closed before the next is opened.

Das Mehrwegeventil hat zwei pumpenseitige Anschlüsse, die zu den beiden Spülpumpenkammern 25, 26 auf beiden Seiten des Kolbens 18 führen, der gleich große identische wirksame Kolbenflächen hat. Im Gehäuse 29 des Mehrwegeventils sind insge#samt vier Ausgangsanschlüsse vorgesehen, und zwar ge-.The multi-way valve has two connections on the pump side that lead to the two Flushing pump chambers 25, 26 lead on both sides of the piston 18, the same size has identical effective piston areas. In the housing 29 of the multi-way valve are total # four output connections are provided, namely ge.

hören zur druckpumpenseitigen Spülpumpenkammer 26 ein Anschluß 30, der# im dargestellten Beispiel über das Einlaßventil 22 der Druckpumpe mit der Meerwasser-Ansaugleitung 27 in Verbindung steht und ein Anschluß 31, der zur Hochdruckseite, also zur Membrankammer 32 der Membraneinheit 13 führt.listen to the pressure pump-side flushing pump chamber 26 a connection 30, the # in the example shown via the inlet valve 22 of the pressure pump with the seawater suction line 27 is in connection and a connection 31, which leads to the high pressure side, ie to the diaphragm chamber 32 of the membrane unit 13 leads.

Das Mehrwegeventll 24 kann die gegenüberliegende Spülpumpenkammer 25 mit einem Anschluß 33 verbinden, der mit der Meerwass-er-Konzentrat-Rückführleitung 28 verbunden ist, und mit einem Anschluß 34, der über ein Rückschlagventil 35 von der Membrankammer mit unter hohem Druck stehender Flüssigkeit versorgt werden kann.The multi-way valve 24 can be the opposite flushing pump chamber 25 connect to a connection 33 which is connected to the seawater concentrate return line 28 is connected, and with a connection 34, which via a check valve 35 of the membrane chamber can be supplied with liquid under high pressure.

Der An-trieb der Pumpe 16 und des Mehrwegeventils 24 erfolg-t über einen gemeinsamen Betätigungshebel 36, an dem in Abstand voneinander die Pumpen-Kolbenstange 17 und, im Be reich eines Endes des Betätigu#ngshebels, die Kolbenstange 37 des Kolbenschiebers 38 des Mehrwegeventils 24 angelenkt sind, wobei auf nicht dargestellte, an sich bekannte Weise durch Zwischengelenke oder bewegliche Führungen die Parallelführung der Kolben#stangen trotz einer Schwenkung des Betätigungshebels sicher gestellt ist. Das andere Ende des Betätigungshebels ist mit einem Handgriff 39 versehen.The pump 16 and the multi-way valve 24 are driven via a common operating lever 36, on which the pump piston rod at a distance from one another 17 and, in the area of one end of the actuating lever, the piston rod 37 of the Piston slide 38 of the multi-way valve 24 are articulated, with, not shown, per se known manner by means of intermediate joints or movable guides the parallel guidance the piston rod is secured in spite of a pivoting of the actuating lever is. The other end of the operating lever is provided with a handle 39.

Die Ansaugleitungen 27, 28 sind mit der Filtereinheit 14 verbunden, die im folgenden anhand von Fig. 6 noch näher erläutert wird. Die Membraneinheit 13 besitzt eine schematisch dargestellte Membran 40, die die unter hohen Druck zu setzende Membrankammer 32 von einer Permeatkammer 41 trennt, aus der das Permeat, d.h. das von de-m Meersalz getrennte Wasser,über eine Permeatleitung 42 abgeleitet wird.The suction lines 27, 28 are connected to the filter unit 14, which is explained in more detail below with reference to FIG. The membrane unit 13 has a schematically shown membrane 40, which is under high pressure separating membrane chamber 32 from a permeate chamber 41, from which the permeate, i.e. the water separated from the sea salt, discharged via a permeate line 42 will.

Die Membranen sind vorzugsweise spezielle aus Zelluloseacetat oder Polyamid hergestellte Membranen mit geeigneten Stützkonstruktionen, die einen hohen Druckunterschied aushalten und trotzdem die zur Osmose benötigten halbdurchlässigen Eigenschaften haben. An die Membran-Drubkkammer 32 ist der hydraulische Druckspeicher-15, ein Oberdruckventil 43 mit Möglichkeit zur Handauslösung und ein Druckmeß- und Oberwachungsgerät 44 angeschlossen. Dieses besteht aus einem entgegen der Kraft einer Feder 45 bewegbaren Kolben 46, der an einer Seite ein hülsenförmiges Ende 47 hat, in dessen Mittelbohrung ein Indikatorstift 48 durch eine Feder nach außen gedrückt wird. Durch einen Stift 49 ist der Weg des Stiftes 48 begrenzt.The membranes are preferably special ones made of cellulose acetate or Polyamide-made membranes with suitable support structures that have a high Withstand the pressure difference and still the semi-permeable needed for osmosis Have properties. The hydraulic pressure accumulator 15 is attached to the diaphragm pressure chamber 32, an overpressure valve 43 with the possibility of manual release and a pressure measuring and monitoring device 44 connected. This consists of a spring 45 that is movable against the force of a spring Piston 46, which has a sleeve-shaped end 47 on one side, in its central bore an indicator pin 48 is urged outward by a spring. Through a pen 49 the path of the pin 48 is limited.

Das Druckmeßgerät arbeitet so, daß der auf den Kolben 46 wirkende Druck diesen in Fig. 1 nach links verschiebt und dabei den Stift 48 aus dem Gehäuse herausdrückt, wenn ein ausreichender Betriebsdruck erreicht ist. Bei weiterer Erhöhung dieses Druckes in einen unnötig hohen Bereich wandert auch die Hülse 47 aus der Gehäuseöffnung heraus und überdeckt den Stift 48, der von dem in einer schlitzförmigen Ausnehmung des Gehäuses laufenden Stift 49 blockiert und entgegen der Kraft einer Feder zurückgehalten wird.The pressure measuring device works so that the acting on the piston 46 Pressure moves this in Fig. 1 to the left and thereby the pin 48 out of the housing pushes out when sufficient operating pressure is reached. With further increase this pressure in an unnecessarily high range, the sleeve 47 also migrates out of the Housing opening out and covers the pin 48, which is in a slot-shaped Recess of the housing running pin 49 blocked and against the force of a Spring is held back.

Dadurch verschwindet der Stift 48 wieder in der Hülse und die obere Grenze des Betriebsdruckbereiches wird sowohl sichtbar al-s auch fühlbar angezeigt.As a result, the pin 48 disappears again in the sleeve and the upper one The limit of the operating pressure range is displayed both visibly and perceptibly.

Das Gerät nach den Fig. 1 und 2 arbeitet wie folgt: Wenn der Betätigungshebel 36 mittels des Handgriffes 39 im Uhrzeigersinn verschwenkt wird (Fig. 1), so wird auf die Kolbenstange 17 der Pumpe 16 eine nach links und auf die Kolbenstange 37 des Mehrwegeventils eine nach rechts gerichtete Kraft ausgeübt. Dadurch wird der Kolbenschieber 3.8 des Mehrwegeventils 24 in die in Fig. 1 dargestellte rechte Position verschoben, bevor die Pumpe nach lin#ks in Bewegung gesetzt wird. In jeder anderen Stellung des Mehrwegeventils ist nämlich eine nach links gerichtete Bewegung der P-umpe hydraulisch blockiert, da dann die Rückschlagventile 22, 23 und 35 geschlossen sind.The device according to FIGS. 1 and 2 works as follows: When the operating lever 36 is pivoted clockwise by means of the handle 39 (FIG. 1), then on the piston rod 17 of the pump 16 one to the left and one on the piston rod 37 of the multi-way valve exerted a force directed to the right. This will make the Piston slide 3.8 of the multi-way valve 24 in the right position shown in FIG. 1 shifted before the pump is set in motion to the left. In each other Position of the multi-way valve is namely a leftward movement of the The pump is hydraulically blocked because the non-return valves 22, 23 and 35 are then closed are.

Danach stellt sich ein Strömungsverlauf ein, wie er durch die Pfeile in Fig. 1 symbolisiert ist. Die Druckpumpe 21 macht ihren Ansaughub und saugt über das Ventil 22 frisches Meerwasser aus der Filtereinheit 14 an, ebenso wie die rechte Spülpumpenkammer 26. Aus der linken Spülpumpenkammer wird aus der Membrankammer 32 stammendes mit Salz angereichertes Meerwasser über die Rückflußleitung 28 wieder ins Meer zurückgefördert. Auf beiden Seiten des Spülpumpenkolbens 18 herrscht also der gleiche Druck, so daß sich dieser Arbeitshub mit geringem Kraftaufwand durchführen läßt.Then a flow course is established, as shown by the arrows is symbolized in Fig. 1. The pressure pump 21 makes its suction stroke and sucks over the valve 22 on fresh seawater from the filter unit 14, as well as the right one Wash pump chamber 26. From the left wash pump chamber becomes from the Membrane chamber 32 originating with salt-enriched sea water via the reflux line 28 returned to the sea. There is on both sides of the flushing pump piston 18 so the same pressure, so that this working stroke can be achieved with little effort can be carried out.

Während dieses Ansaughubes der Druckpumpe, ln der die Spülpumpe praktisch unter Atmosphärendruck arbeitet, ist die Membrandruckkammer 32 gegenüber der Spülpumpe 19 durch das Mehrwegeventil 24 und gegenüber der Druckpumpenkammer 21 durch das Rückschlagventil 23 abgesperrt. Der Druck in der Membrandruckkammer 32 und damit der Betrieb, d.h. das Durchströmen von salzfreiem Wasser durch die Membran 40, wird während dieser Phase von dem Druckspeicher 15 aufrechterhalten.During this suction stroke of the pressure pump, the flushing pump is practically in use works under atmospheric pressure, the diaphragm pressure chamber 32 is opposite the flushing pump 19 through the multi-way valve 24 and opposite the pressure pump chamber 21 through the Check valve 23 shut off. The pressure in the diaphragm pressure chamber 32 and thus the operation, i.e. the passage of salt-free water through the membrane 40, becomes maintained by the pressure accumulator 15 during this phase.

Bei dem entgegengesetzten Hub des Betätigungshebels 36 (entgegen dem Uhrzeigersinn) wird wiederum zuerst der Kolbenschieber 38 des Mehrwegeventils, das im dargestellten Beispiel ein doppeltes Dreiwegeventil ist, in seine linke Stellung gebracht, weil bei nach rechts gestelltem Kolbenschieber das Rückschlagventil 22 und der auf dem Ventil 23 lastende hohe Druck eine Bewegung der Pumpetnach rechts behindern würde. Es stellen sich danach die in Fig. 2 durch Pfeile symbolisierten Beweg-ungs- und Strömungsverhältnisse ein, d.h. die Druckpumpe 21 macht ihren Förderhub und drückt bei geschlossenem Ventil 22 Meerwasser über das Ventil 23 in die Membrankammer 32, von der ein Teil in den Druckspeicher 15 zurückfließt, um die beim Ansaughub.verbrauchte Menge wieder aufzufüllen. In dieser Stellung des Mehrwegeventils ist die Spülpumpe 19 mit ihren beiden identischen Kolbenseiten mit der Membrandruckkammer 32 verbunden und befindet sich damit auf dem hohen Betriebsdruck, der über dem der Lösungskonzentration entsprechenden osmotischen Druck (bei Meerwasser etwa 30 bar) liegt und zur Aufrechterhaltung eines ausreichenden Volumenstroms bei vertretbarer Membranfläche bis 100 bar betragen kann. Infolge der Inkompressibilität der Flüssigkeit treten aber durch die Anlegung der Spülpumpe an den hohen Betriebsdruck praktisch keine Druckverluste auf. Der Spülpumpenkolben 18 fördert nun die vorher angesaugte frische Lösung über den Anschluß 31 in die Membrandruckkammer und zieht aus dieser die gleiche Menge Lösung über das Rückschlagventil 35 und-den Anschluß 34 in die linke Spülpumpenkammer 25. Mit dieser Frischwasserspülung unter Betriebsdruck wird durch entsprechende Führung der Lösung einerseits verhindert, daß die Lösung zu stark angereichert wird, wodurch der osmotische Druck ansteigen würde, und andererseits die Membranfläche frei von Verunreinigungen wie Kalkrückständen gehalten. Bei erneutem Zurückschwenken des Hebels wiederholt sich der in Fig. 1 beschriebene Vorgang#.With the opposite stroke of the operating lever 36 (opposite to the Clockwise) is in turn first the spool 38 of the multi-way valve, the in the example shown is a double three-way valve in its left position brought because the check valve 22 when the piston slide is set to the right and the high pressure on valve 23 causes the pump to move to the right would hinder. Then there are those symbolized in FIG. 2 by arrows Movement and flow conditions, i.e. the pressure pump 21 makes its delivery stroke and when the valve 22 is closed, it presses seawater through the valve 23 into the diaphragm chamber 32, part of which flows back into the pressure accumulator 15 to reduce the consumption during the intake stroke To replenish the amount. The flushing pump is in this position of the multi-way valve 19 are connected to the diaphragm pressure chamber 32 with their two identical piston sides and is thus at the high operating pressure, which is above that of the Solution concentration appropriate osmotic pressure (with sea water about 30 bar) and to maintain it a sufficient volume flow with an acceptable membrane area of up to 100 bar can. As a result of the incompressibility of the liquid, however, occur through the application the rinsing pump at the high operating pressure practically no pressure losses. Of the Flushing pump piston 18 now conveys the fresh solution previously sucked in via the connection 31 into the diaphragm pressure chamber and draws the same amount of solution from this the check valve 35 and the connection 34 in the left flushing pump chamber 25. With this fresh water flushing under operating pressure is controlled by appropriate guidance the solution on the one hand prevents the solution from being over-enriched, whereby the osmotic pressure would rise, and on the other hand the membrane area free of Contaminants such as limescale are kept. When swiveling back the Lever repeats the process # described in Fig. 1.

Es ist also zu erkennen, daß die Membrankammer mit einer großen Menge frischer Lösung gespült werden kann, ohne daß Energie aufgewendet werden muß, um diese Menge auf den hohen Druck zu bringen. Die Spülpumpe 18 braucht nur die bei der Spülung entstehenden Strömungswiderstände zu überwinden, so daß auf ihren beiden Kolbenseitenlediglich der daraus resultierende geringe Druckunterschied besteht. Es kann also eine leichte Undichtigkeit des Kolbens in Kauf genommen werden. Lediglich die durch Punkte angedeuteten Dichtungen 50 auf der Kolbenstange müssen druckdicht sein. Es ist auch zu erkennen, daß trotz eines gesonderten Ansaughubes der Betrieb ununterbrochen aufrechterhalten-wird, wodurch vor allem Salzdurchbrüche durch die Membran verhindert werden und die Liefermenge erhöht wird. Der Druckspeicher sollte möglichst so bemessen sein,-daß auch eine Arbeitspause an der Pumpe von ca.einer Minute überbrückt werden kann, ohne daß die schädlichen Folgen eines Druckabbaus in der Membrankammer 32 auftreten. Man sieht ferner, daß der außerordentlich einfache mechanische Aufbau des Antriebes mit Sicherheit dafür sorgt, daß die beiden Kolbenstangen 17, 37 gegenläufig geführt werden. Durch diese Mechanik, die die beiden Kolbenstangen kraftabhängig und unabhängig von bestimmten Totpunktlagen in die richtigen Positionen bringt (insbesondere den Kolbenschieber 38), unterstützt von der hydraulischen Verriegelung, ist sichergestellt, daß die gewünschte Funktion auch dann eintritt, wenn beispielsweise bei Ermüdung des Bediene-nden er den Betätigungshebel 36 nicht mehr bis zum Endanscfrlag ~durchzieht.So it can be seen that the diaphragm chamber with a large amount fresh solution can be flushed without using energy to bring this amount to the high pressure. The flushing pump 18 only needs the the flushing to overcome the flow resistances, so that on both of them Only the resulting slight pressure difference exists on the piston side. A slight leak in the piston can therefore be accepted. Only the seals 50 on the piston rod indicated by dots must be pressure-tight be. It can also be seen that, despite a separate suction stroke, the operation uninterrupted-is sustained, which mainly causes salt breakthroughs by the Membrane can be prevented and the delivery rate is increased. Of the Pressure accumulator should be dimensioned as much as possible so that a break in work on the pump of about one Minute can be bridged without the harmful consequences of a pressure reduction occur in the membrane chamber 32. You can also see that the extraordinarily simple mechanical structure of the drive ensures that the two piston rods 17, 37 are guided in opposite directions. Through this mechanism, the two piston rods depending on the force and independent of certain dead center positions in the correct positions brings (especially the piston valve 38), supported by the hydraulic lock, it is ensured that the desired function occurs even if, for example when the operator is fatigued, the operating lever 36 is no longer up to the end stop ~ runs through.

Die Funktion ist also gänzlich unabhängig von der Größe des jeweiligen Hubes.The function is therefore completely independent of the size of the respective Hubes.

Von dem in Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist lediglich die Pumpeneinheit gezeigt. Die Membraneinheit 13 mit Druckspeicher 15 und die Filter- und Ansaugeinheit 14 sowie die Betätigung über eine an beiden Kolbenstangen angelenkten Betätigungshebel ist glei-ch wie in Fig.1 und 2. Im übrigen tragen gleiche Teile gleic#he Bezugszeichen.Of the embodiment shown in Fig. 3 and 4 is only the pump unit shown. The membrane unit 13 with pressure accumulator 15 and the filter and suction unit 14 as well as the actuation via a hinged on both piston rods The operating lever is the same as in Fig. 1 and 2. Otherwise, the same parts carry same reference symbols.

Die Pumpe 16a enthält einen am Ende der Kolbenstange 17a angeordneten Kolben 20a, in dem das Auslaßventil 23a der Pumpe angeordnet ist, das über einen Kanal 51 in der Kolbenstange mit der angrenzenden Spülpumpenkammer 26a in Verbindung steht. Auch das Einlaßventil 22a der Druckpumpe 21a ist dicht am Pumpenzylinder angeordnet, um den Totraum klein zu halten und die automatische Lüftung zu verbessern.The pump 16a includes one arranged at the end of the piston rod 17a Piston 20a, in which the outlet valve 23a of the pump is arranged, which has a Channel 51 in the piston rod with the adjacent flushing pump chamber 26a in connection stands. The inlet valve 22a of the pressure pump 21a is also close to the pump cylinder arranged to keep the dead space small and to improve the automatic ventilation.

Auf der Kolbenstange 17a sind eine erste Spülpumpe 19a mit größerem und eine zweite Spülpumpe 119 mit kleinerem Fördervolumen angeordnet. Die jeweils auf beiden Seiten gleichen Flächen ihrer Kolben 18a, 118 sind also unterschiedlich groß. Dementsprechend ist auch das Mehrwegeventil 24a als ein vierfaches Dreiwegeventil ausgeführt und besitzt einen Kolbenschieber 38a mit vier anstatt zwei Durchlaßausnehmungen. Die Pumpe 19a ist in gleicher Weise angeschlossen wi#e die Spülpumpe 19 nach Fig. 1 und 2, während die Spülpumpe 119 durch eine umgekehrte Anordnung der Zuleitungen am Mehrwegeventil in entgegengesetzter Wirkungsrichtung angeschlossen ist, d.h. daß in der rechten Position des Kolbenschiebers 38a beide Spülpumpenkammern 125, 126 über Rückschlagventile 35a, 135 mit der Membrandruckkammer 32 verbunden sind, während in der linken Ventilstellung die Kammern 125, 126 mit dem Meerwasser-Ein- und Auslaß 27, 28 in Verbindung stehen. Zusätzlich zum Einlaßventil 22a der Druckpumpe ist ein Ansaugventil 122 angeordnet, um das Leerlaufen der Leitungen bei einem versehentlichen Austauchen der Filtereinheit zu vermeiden. Zur Verbesserung der automatischen Entlüftung trägt auch das Rückschlagventil 135 bei. Das Gerät nach den Fig. 3 und 4 arbeitet wie folgt: Während des An-saughubes (Kolbenstange 37a des Mehrwegeventils 24a in der rechten Position und die Pumpen-Kolbenstange 17a in Bewegungsrichtung nach links), wie in Fig. 1 dargestellt, saugt die Druckpumpe 21a über die Ventile 122 und 22a an, ebenso wie die größere Spülpumpe -19a mit ihrer Kammer 26a, deren Spülkammer 25a ebenfalls im wesentlichen auf Atmosphärendruck ist und die Flüssigkeit über die Rückflußleitung 28 ausschiebt. In dieser Arbeitsphase befindet sich die Spülpumpe 119 auf dem hohen Betriebsdruck und saugt über die Spülpumpenkammer 126 Flüssigkeit aus der Membrandruckkammer 32 über das Ventil 135a an, während die unter Druck befindliche Flüssigkeit aus der Spülpumpenkammer 125 über das Ventil 135 in die Membrandruckkammer 32 zur Spülung zurückgefördert wir8, Bei dem in Fig. 4 gezeigten Druckhub (Kolbenschieber 38a in linker Position und Pumpen-Kolbenstange 17a nach rechts bewegt) wird die Flüssigkeitsmenge, der ~durch die Membran gedrungenen Rein-Wassermenge entsp.richt, von oder Druckpumpe 21a über das Ventil 23a und den Kanal 51 in- die Spülpumpenkammer 26a gedrückt und dort zusammen mit der unter Druck befindlichen Spülflüssigkeitsmenge über das Ventil 135 in die Membrandruckkammer 32 gefördert. In die gegenüberliegende Spülpumpenkammer 25a strömt Druckflüssigkeit aus der Membrandruckkammer ein.A first flushing pump 19a with a larger one is on the piston rod 17a and a second flushing pump 119 is arranged with a smaller delivery volume. The respectively The same areas of their pistons 18a, 118 on both sides are therefore different great. Accordingly, the multi-way valve 24a is also a four-way three-way valve executed and has a piston valve 38a with four instead of two passage recesses. The pump 19a is connected in the same way as the flushing pump 19 according to FIG. 1 and 2, while the flushing pump 119 by a reversed arrangement of the supply lines is connected to the multi-way valve in the opposite direction of action, i.e. that in the right position of the piston valve 38a both flushing pump chambers 125, 126 are connected to the diaphragm pressure chamber 32 via check valves 35a, 135, while in the left valve position the chambers 125, 126 with the seawater inlet and outlet 27, 28 are in communication. In addition to the inlet valve 22a of the pressure pump A suction valve 122 is arranged to prevent the lines from draining in the event of an accidental Avoid changing the filter unit. To improve the automatic venting the check valve 135 also contributes. The device according to FIGS. 3 and 4 works as follows: During the suction stroke (piston rod 37a of multi-way valve 24a in the right position and the pump piston rod 17a in the direction of movement to the left), As shown in Fig. 1, the pressure pump 21a sucks through the valves 122 and 22a on, as well as the larger flushing pump -19a with its chamber 26a, its flushing chamber 25a is also substantially at atmospheric pressure and the liquid is above the reflux line 28 pushes out. The rinsing pump is in this work phase 119 at the high operating pressure and sucks liquid via the flushing pump chamber 126 from the diaphragm pressure chamber 32 via the Valve 135a on while the pressurized fluid from the irrigation pump chamber 125 via the valve 135 is conveyed back into the diaphragm pressure chamber 32 for rinsing. 4 (piston valve 38a in left position and pump piston rod 17a moved to the right) the amount of liquid that has penetrated the membrane Amount of pure water corresponds to, from or pressure pump 21a via valve 23a and the Channel 51 pressed into the flushing pump chamber 26a and there together with the under pressure The amount of flushing liquid located via the valve 135 into the diaphragm pressure chamber 32 funded. Pressure fluid flows into the opposite flushing pump chamber 25a from the diaphragm pressure chamber.

Gleich-zeitig ist die kleinere Spülpumpe 119 auf einen Druck im Bereich des Atmosphärendruckes geschaltet und der Inhalt der Spülpumpenkamm.er 126 wird über die Rückflußleitung 28 ausgeschoben, während in die Spülpumpenkammer 125 frische Lösung nachströmt.At the same time, the smaller flushing pump 119 is at a pressure in the area of atmospheric pressure and the content of the Spülpumpenkamm.er 126 is pushed out via the reflux line 28, while in the flushing pump chamber 125 fresh Solution flows in.

Es ist also zu erkennen, daß hier die Spülung der'Membran 40 sowohl beim Druck- als auch beim Saughub erfolgt und daher während des gesamten Betriebes des Gerätes aufrechterhalten wird. Die geringere Größe der während des Ansaughubes zur Spülung unter hohem Druck stehender Lösung dienenden Spülpumpe 119 sorgt dafür, daß die absolute Strömungsgeschwindigkeit im wesentlichen gleich bleibt, weil der Ansaughub wegen des geringeren Kraftaufwandes normalerweise in einem Bruchteil (ca. 1/3) der Zeit durchgeführt wird, wie# der Druckhub.It can thus be seen that the rinsing of the membrane 40 is carried out here takes place during the pressure as well as the suction stroke and therefore during the entire operation of the device is maintained. The smaller size of the during the suction stroke rinsing pump 119, which is used to rinse the solution under high pressure, ensures that that the absolute flow velocity remains essentially the same because of the Normally in a fraction (approx. 1/3) of the time is carried out, like # the pressure stroke.

Auch für das in den Fig. 3 und 4 dargestellte Ausführungsbeispiel gelten die bereits geschilderten Vorteile, insbesondere der vorteilhaften Anordnung aller Pumpenteile auf einer gemeinsamen Kolbenstange, die Notwendigkeit, nur die Kolbenstange--und nicht die Spülpumpenkolben abdichten zu müssen, der--Hochdruckspülung ohne wesentlichen Energieaufwand und der Zwangssteuerung des M#ehrwegeventils mit hydraulischer Verriegelung etc. Die Trennung zwischen den Spülpumpen#und der eigentlichen Förderpumpe schafft eine klare Trennung zwischen Spül- und Fördermenge und sorgt für eine gute und auch über lange Zeit aufrechtzuerhaltende Betriebssicherheit im benutzten und unbenutzten Zustand, was für Rettungsgeräte von entscheidender Bedeutung ist.Also for the embodiment shown in FIGS. 3 and 4 the advantages already outlined apply, in particular the advantageous arrangement all pump parts on a common piston rod, the need only that Piston rod - and not having to seal the flushing pump piston, the - high-pressure flushing without significant energy expenditure and the forced control of the multi-way valve with hydraulic locking etc. The separation between the flushing pumps # and the actual Feed pump creates a clear separation between flushing and delivery volume and ensures for good operational reliability in the used and unused state, which is crucial for rescue equipment is.

In Fig. 5 ist das gesamte aus den drei eingangs beschriebenen Einheiten bestehende Gerät dargestellt. Die Membraneinheit 13 ist als langgestrecktes Bauteil ausgeführt, an das der hydraulische Druckspeicher 15 angebaut ist. Die Verbindung zur Pumpeneinheit 12 geschieht über einen Hochdruck-Doppelschlauch 52. Die Pumpeneinheit 12 besitzt ein Metall gehäuse, in dem, wie strichliert angedeutet ist, die Pumpe und das Mehrwegeventil in Längsbohrungen angeordnet sind. Es handelt sich um ein Gerät nach den Fig. 3 und 4. Die Kolbenstangen 17a, 37a sind mit dem Betätigungshebel 36 gelenkig verbunden, der jedoch in die entgegengesetzte Richtung weist wie in Fig. 1. Dies ist jedoch auf die Funktion ohne Einfluß, da in jedem Falle die gegenläufige Bewegung der beiden Kolbenstangen sichergestellt ist. Der Betätigungshebel 36 ist durch Ausziehen verlängerbar und hat an seinem Ende den Handgriff 39. Er kann so an- das Gerät angelegt werden, daß er einen Griff im Bereich einer Griffausnehmung 53 bildet. Parallel zu der Pumpe ist das Druckmeßgerät 44 angeordnet. Ferner ist eine Körperstütze 54 in Form-eines Bügels ausziehbar am Gehäuse befestigt, mit der die Pumpeneinheit am Körper so abgestützt werden kann, daß der Handgriff möglichst ermüdungsfrei betätigt werden kann; Ebenfalls über einen Doppeischlauch 55, der Ansaug- und Rückflußleitung 27 und 28 enthält, ist die Filtereinheit 14 mit der Pumpeneinheit verbunden. Sie enthält zwei parallel zueinander angeordnete Filterpatronen 56, 57 in einem gelochten Gehäuse 58. Die Leitungen 27, 28 sind über ein Anschlußteil 59 angeschlossen, das gegenüber dem Gehäuse 58 drehbar angeordnet ist und zwei strichliert angedeutete Kanäle 60, 61 enthält, die zu der Innenkammer je einer der beiden Filterpatronen führen. In der darges#tellten Position strömt das Meerwasser, wie durch die Pfeile angedeutet, durch die Filterpatronen 56 und den Kanal 60 in die Ansaugleitung 27, wä-hrend die zurückströmende, leicht eingedickte Lösung bzw. Spülflüssigkeit überdie Leitung 28~, den Kanal 61 durch die Filterpatrone 57 austritt und diese damit freispült und reinigt. Von Hand kann durch Drehung der Filtereinheit auf dem Anschlußteil 59 diese Anordnung umgekehrt werden, so daß die freigespülte Patrone wieder als Ansaugfilter dienen kann. Im Anschlußteil 59 könnte das Ventil 122 angeordnet sein.In Fig. 5 is the whole of the three units described above existing device shown. The membrane unit 13 is an elongated component executed, to which the hydraulic pressure accumulator 15 is grown. The connection to the pump unit 12 takes place via a high-pressure double hose 52. The pump unit 12 has a metal housing in which, as indicated by dashed lines, the pump and the multi-way valve are arranged in longitudinal bores. It's about a Device according to FIGS. 3 and 4. The piston rods 17a, 37a are with the operating lever 36 articulated, but pointing in the opposite direction as in Fig. 1. However, this has no effect on the function, since in each case the opposite Movement of the two piston rods is ensured. The operating lever 36 is extendable by pulling out and has the handle 39 at its end to be applied to the device that it has a handle in the area of a handle recess 53 forms. The pressure measuring device 44 is arranged parallel to the pump. Furthermore is a body support 54 in the form of a bracket extendable attached to the housing, with the the pump unit is supported on the body in this way can be that the Handle can be operated as fatigue-free as possible; Also via a double hose 55, which contains suction and return lines 27 and 28, is the filter unit 14 connected to the pump unit. It contains two parallel to each other Filter cartridges 56, 57 in a perforated housing 58. The lines 27, 28 are over a connecting part 59 is connected, which is arranged rotatably with respect to the housing 58 and contains two channels 60, 61 indicated by dashed lines, which lead to the inner chamber each lead one of the two filter cartridges. In the position shown flows the sea water, as indicated by the arrows, through the filter cartridges 56 and the channel 60 into the suction line 27, while the returning, slightly thickened Solution or rinsing liquid via line 28 ~, channel 61 through the filter cartridge 57 emerges and thus flushes and cleans it. By turning the Filter unit on the connector 59 this arrangement can be reversed so that the The flushed cartridge can serve as a suction filter again. In the connection part 59 could the valve 122 may be arranged.

Durch die Aufteilung des gesamten Gerätes in drei Einheiten ist es möglich, die von der Bedienungsperson. zu haltende Pumpeneinheit so kompakt und relativ leicht zu gestalten, daß durch das Halten allein nicht Ermüdungen oder Beschwerden hervorgerufen werden. Es ist auch möglich, eine andere Antriebsart als die mittels eines Handhebels vorzusehen, beispielsweise eine Fußbetätigung, die man jedoch nur bei starren Rettungsgeräten, wie beispielsweise Rettungsbooten vorsehen sollte, weil in schlauchbootartigen Rettungsgeräten kein festes Gegenlager vorhanden ist und ein Aufrechtstehen schon aus Sicherheitsgründen vermieden werden sollte. Hauptsächlich ist das Gerät zur Trinkwassererzeugung im Seenotfalle gedacht, es ist jedoch auch möglich, damit andere Lösungen in ihre Lösungsbestandteile zu trennen, sofern sie einen osmotischen Druck haben.By dividing the entire device into three units it is possible by the operator. pump unit to be held so compact and relatively easy to make so that holding it alone does not cause fatigue or discomfort be evoked. It is also possible to use a different type of drive than the means of a hand lever to be provided, for example a foot actuation, which one can only should be provided for rigid rescue equipment such as lifeboats, because there is no fixed counter bearing in inflatable rescue equipment and standing upright should be avoided for safety reasons. Mainly is the device for Drinking water generation in case of distress thought, however, it is also possible for other solutions to be included in their solution components separate if they have osmotic pressure.

Die geschilderten Vorteile, insbesondere die des geringen Kraftbedarfes und der großen Betriebssicherheit, machen das Gerät auch dann mit Vorteil einsetzbar, wenn eine andere mechanische Kraftquelle vorhanden ist als die menschliche Muskelkraft. Die geringe mechanische Reibung senkt nicht nur den Energiebedarf, sondern auch den Verschleiß. Die in dem Gerät nach der Erfindung vorliegende Trennung zwischen druckerzeugender Pumpe und als Druckschleuse wirkender Spülpumpe sowie die mögliche Einhaltung eines sehr kleinen schädlichen Raumes zwischen Ansaug- und Auslaßventilen machen es möglich, eventuell ins System eingedrungene Luft auf dem Wege über die Membran 40 herauszufördern, ohne das gesamte System mehr als vorübergehend zu beeinträchtigen. Die Selbstentlüftung wird besonders durch die in Fig. 3 und 4 gezeigte Anordnung der Druckpumpenventile, insbesondere die Ventilanordnung 23a im Kolben, gefördert. Es ist auch möglich, diese Ventilanordnung bei der Ausführung entsprechend Fig. 1 und 2 mit nur einer Spülpumpe vorzusehen.The advantages outlined, especially those of the low power requirement and the high level of operational reliability make the device also usable to advantage, when there is a source of mechanical power other than human muscle power. The low mechanical friction not only lowers the energy requirement, but also the wear and tear. The separation between pressure-generating pump and rinsing pump acting as a pressure lock as well as the possible Maintaining a very small harmful space between intake and exhaust valves make it possible for any air that has entered the system on the way via the Convey membrane 40 without affecting the entire system more than temporarily. The self-venting is particularly due to the arrangement shown in FIGS. 3 and 4 the pressure pump valves, in particular the valve arrangement 23a in the piston, promoted. It is also possible to use this valve arrangement in the embodiment according to FIG. 1 and 2 to be provided with only one flushing pump.

Die Spülpumpe bzw. -pumpen könnten auch als Membranpumpen ausgebildet sein, wobei die Membran durch eine Druckausgleichsbhrung oder einen Druckausgleichskanal in dem Gehäuse überbrückt sein könnte. Dies wirkt wie die beschriebene Ausführung mit "undichtem" Kolben und sorgt dafür, daß die Membran nicht für größere Druckunterschiede ausgelegt werden muß.The flushing pump or pumps could also be designed as membrane pumps be, the membrane through a pressure equalization hole or a pressure equalization channel could be bridged in the housing. This works like the described embodiment with a "leaky" piston and ensures that the membrane does not cause major pressure differences must be interpreted.

LeerseiteBlank page

Claims

Device for the partial separation of liquid solutions according to the principle the reverse osmosis claims i. Device for the partial separation of liquid solutions the principle of reverse osmosis, especially for manual operation, with a membrane chamber (32), which is supplied by a pump (16) with pressurized solution and under Maintaining the pressure is flushed with fresh solution, characterized in that that a mechanically positively controlled multi-way valve (24, 24a) is provided, that both sides are provided at least one in addition to a pressure pump (21, 21a) double-sided flushing pump (19, 19a, 119) alternately to the membrane chamber (32) and connects to the inlet and outlet (27, 28) for the solution.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the switching is carried out in each case at the stroke reversal point of the pump and preferably a fuse is provided that the pump (16) against stroke reversal before switching over the multi-way valve (24, 24a) secures.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that two Rinsing pumps (19a, 119) are provided, one of which in each stroke direction connected to the diaphragm chamber (32) and one to the inlet and outlet (27, 28) is.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the flushing pumps (19a, 119) have effective piston areas of different sizes, preferably the one connected to the memorial chamber (32) during the pressure stroke of the pressure pump (21a) The flushing pump (19a) has the larger piston areas.

5. Device according to one of the preceding claims., Characterized in, that the piston (20 * 20a) of the pressure pump (21, 21a) and the one or both flushing pumps (19, 19a, 119) is arranged on a common pump piston rod (17, 17a) and preferably designed as the free end of the # pump piston rod (17, 17a) is.

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that the outlet valve (23a) of the pressure pump (21a) leading to the diaphragm chamber (32) communicates with a flushing pump chamber (26a) and preferably in the piston (20a) of the pressure pump (21a) is arranged.

7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that the piston or pistons (18, 18a, 118) of the at least one, preferably without pressure-tight Seal executed flushing pump (19) or flushing pumps (19a, 119) on both piston sides has the same effective piston areas.

8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that the multi-way valve (24, 24a) is preferably a cover with the sealing edges formed slide valve, which is articulated to the same actuating mechanism (36) is like the pumping rod (17, 17a) and in particular guided parallel to it is.

9. Apparatus according to claim 8, characterized in that the actuating mechanism an actuating lever (36) which can be pivoted manually by means of a handle (39) is- and in the region of one end two articulation points arranged at a distance from one another for operating the multi-way valve (24, 24a) and the pump piston rod (17, 17a).

10. Apparatus according to claim 9, characterized in that the operating lever (36) preferably extendable on one of the pump (16) and the multi-way valve (24, 24a) containing the housing of a pump unit (12) is attached via flexible Pressure lines (52) with the advantageous together with a pressure accumulator (15) in a separate unit (13) arranged membrane chamber (32) is connected and in particular via inflow and return lines (27, 28) with a filter unit (14) connected is.

11. Apparatus according to claim 10, characterized in that the pump unit (12), if necessary by means of a body support (54), for support on the body of the operator is designed with one arm when pumping.

12. Apparatus according to claim 10 or 11, characterized in that the Filter unit (14) has two separate filters (56, 57) which are placed between the inlet and return line (27, 28) are switchable.

13. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that a pressure measuring device (44) in the form of a pressure ratio which is sufficient for operation above indicator pin (48) is provided, which is unnecessary for the function high pressure is covered by a movable sleeve (47).

14. Device according to one of the preceding. Claims, characterized in that that in the pressure lines between the membrane (32) and the multi-way valve (24, 24a) a non-return valve, preferably in the form of at least one check valve (35 35ab 135) is installed.