Массообменное устройство

 

1. МАССООБМЕННОЕ УСТРОЙСТВО, преимущественно для оксигенации крови , содержащее набор размещенных одна под другой и скрепленных по периВх оЗ именно ц ере ды ферии полупроницаемых пластин, имеющих на одной стороне равномерно расположенные по поверхности выступы и впадины с образованием каналов для крови и обменной среды, и коллекторные распределители крови и обменной среды, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности массообмена путем увеличения проницаемости пластин и степени перемешивания крови и обменной среды за счет обеспечения криволинейного движения крови и обменной среды, а также сокращения расхода материала, каждая пластина на другой стороне также имеет выступы и впадины аналогичной формы, образующие дополнительные каналы и расположенные так, что выступы одной стороны находятся напротив впадины другой. сригЛ irxu3 2 - среды

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) А

СПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ВМБЩ(11,„„

Вьха3 а3уенноо срг&/

Bxod айннпи сре а ы

ГосудАРстВенный Комитет сссР по делАм изОБРетений и oTHpbtTHA (21) 3478389/28-13 (22) 16. 06. 82 (46) 15.08.84.Бюл. ¹ 30 (72) Б.М.Зеликсон, Л.Л.Плоткин, Б.Я.Басин, С.А.Кроль, Е.M.Çàèêèí, Г.А.Сандакова, Е.С.Дунюшкин и Н.Г.Колосова (71) Ленинградское производственное текстильно-галантерейное объединение

11 l1 . Север и Нижнетагильское производственное объединение "Уралхимпласт" (53) 615.475(088.8) (56) 1. Патент США № 2482416, кл. 210-321, опублик. 1961.

2. Авторское свидетельство СССР № 613758, кл. А 61 M 1/03, 1978. (54)(57) 1. МАССООБМЕННОЕ УСТРОЙСТВО, преимущественно для оксигенации кро.ви, содержащее набор размещенных одна под другой и скрепленных по периз(5И А 61 М 1 03 В 01 D, 1. 00 ферии полупроницаемых пластин, имеющих на одной стороне равномерно расположенные по поверхности выступы и впадины с образованием каналов для крови и обменной среды, и коллекторные распределители крови и обменной среды, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности массообмена путем увеличения проницаемости пластин и степени перемешивания крови и обменной среды за счет обеспечения криволинейного движения крови и обменной среды, а также сокращения расхода материала, каждая пластина на другой стороне также имеет выступы и впадины аналогичной формы, образующие дополнительные каналы и расположенные так, что выступы одной стороны находятся напротив впадины другой.

2. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что выступы на одной стороне и впадины на другой стороне пластин имеют закругленную форму, при этом соседние пластины установлены так, что вершины закругленных выступов каждой пластины контактируют с вершинами закругленных выступов соседней пластины, а закругленные впадины ее смещены относительно закругленных впа107871 дин соседней пластины на половину шага, 3. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что выступы и впадины имеют в поперечном сечении треугольную форму и расположены так„ что образуемые ими каналы направлены о под углом 45 к сторонам пластин, при этом пластины установлены таким образом, что вершины выступов соседних пластин контактируют.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно, к устройст вам для оксигенации крови и может быть использовано при разработке аппаратуры для очистки крови путем диа- 5 лиза.

Известно массообменное устройство, содержащее набор полупроницаемых пластин, имеющих на одной стороне выступы и впадины, образующие при смыкании с плоской стороной соседней пластины каналы для соответствующей фазы (крови или кислорода). Расположение каналов на самом массообменном элементе устраняет необходимость в опорных пластинах, что существенно упрощает массообменное устройство, уменьшает его габариты и повышает эффективность массообмена благодаря отсутствию экранирования массообмен- 20 ной поверхности опорными элементами f1 J.

Однако наличие выступов ведет к уменьшению средней проницаемости рельефной пластины и соответственно к уменьшению эффективности массопередачи по сравнению с плоской пластиной, толщина которой равна толщине рельефа в месте впадины. Поэтому в устройстве выступы выполнены мини- ЗО мальной высоты,.что, в свою очередь, приводит к увеличению гидравлического сопротивпения устройства вследствие малой глубины каналов.

Наиболее близким к предлагаемому является массообменное устройство, содержащее набор размещенных одна под другой и скрепленных по периферии полупроницаемых пластин, имеющих на одной стороне равномерно располо- 10 женные по поверхности выступы и впадины с образованием каналов для крови и обменной среды и коллекторные распределители крови и обменной среды". Пластины в этом устройстве выполнены из пористого фторопласта, высокая газопроницаемость которого позволяет увеличить толщину пластины и, следовательно, высоту выступов, что, в свою очередь, существенно снижает гидравлическое сопротивление f2 ).

Однако средняя проницаемость такой рельефной пластины ниже проницаемости плоской пластины с толщиной, равной минимальной толщине рельефной пластины. Наличие рельефа только на одной стороне пластины ведет к повышенному расходу материала пластин по сравнению с двухсторонним рельефом. Кроме того, степень перемешивания крови и обменной среды при движении по прямолинейной траектории недостаточна.

Цель изобретения — повышение эф) фективности массообмена путем увели чения проницаемости пластин и степени перемешивания крови и обменной среды за счет обеспечения криволинейного движения крови и обменной среды, а также сокращение расхода материала.

Указанная цель достигается тем, что в массообменном устройстве, содержащем набор размещенных одна под другой и скрепленных по периферии полупроницаемых пластин, имеющих на одной стороне равномерно расположенные по поверхности выступы и впадины с. образованием каналов для крови и обменной среды и коллекторные распределители крови и обменной сре1107871

Каналы для крови набора полупроницаемых пластин (фиг. 1 и 6) образованы при контактировании закругленных выступов 5 соседних пластин 2, а смещенные на половину шага с(фиг.6) закругленных впадин 6 соседних пластин 2 одна относительно другой образует каналы 7 для обменной среды.

Каналы 8 для крови и обменной среды набора полупроницаемых пластин (фиг. 3 и 7) образованы выступами и впадинами 3, имеющими в поперечном сечении треугольную форму, и направо

15 лены под углом 45 к сторонам пластин (фиг. 4, 5, 7), причем каналы соседних пластин находятся под углом 90 друг относительно друга (фиг. 7).

Сверху и снизу набор полупроннцаемых пластин (фиг. 3) закрыт крышками 9 (фиг. 7).

К торцам массообменного устройства герметично присоединены коллекторы

10 и 11 любой известной конструкции, 25 например диффузорно-конфузорного типа, для крови и обменной среды.

Г1ассообменное устройство работает следующим образом.

Кровь и обменная среда подаются из коллекторов в соответствующие каналы. Каналы для крови набора пластин с закругленными выступами и закругленными впадинами имеют переменное сечение, и кровь при движении перемешивается, что улучшает массо35 передачу. Обменная среда движется по криволинейной траектории в канале 7, что также улучшает условия перемешивания. При работе набора пластин с выступами и впадинами треугольной

4О формы кровь и обменная среда движутся по прямолинейным каналам 8 под углом 45 к сторонам пластин. Дойдя до тупиков, образованных участками герметизации, потоки поворачивают

4 на 90 и по каналам соседней пластины движутся к выходу из набора пластин.

Изменение направления движения потока крови или обменной среды на 90 также способствует увеличению интенсивности перемешивания и соответственно эффективности массообмена.

Массообменное устройство содержит О набор 1 полупроницаемых пластин 2.

Каждая пластина 2 имеет выступы и впадины 3 с двух сторон и с каждой стороны по два участка 4 герметизации, которые располагаются вдоль краев пластины, причем участки герметизации одной стороны пластины перпендикулярны соответствующим участкам другой. ды, каждая пластина на другой стороне также имеет выступы и впадины аналогичной формы, образующие дополнительные каналы и расположенные так, что выступы одной стороны находятся напротив впадин другой.

Выступы на одной стороне и впадины на другой стороне пластин имеют закругленную форму, при этом соседние пластины установлены так, что вершины закругленных выступов каждой пластины контактируют с вершинами закругленных выступов соседней пластины, а закругленные впадины ее смещены относительно закругленных впадин соседней пластины на половину шага.

Выступы и впадины имеют в поперечном сечении треугольную форму и расположены так, что образуемые ими каналы направлены под углом 45 к стоо ронам пластин, при этом пластины установлены таким образом, что вершины выступов соседних пластин контактируют.

На фиг. 1 изображен набор из минимально необходимого для осуществления массообмена количества полупроницаемых пластин, имеющих выступы закругленной формы на одной стороне пластины и впадины закругленной формы »а другой стороне; на фиг. 2— разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — набор из минимально необходимого для осуществления массообмена количества полупроницаемых пластин с выступами и впадинами на обеих сторонах, имеющими в поперечном сечении треугольную форму; на фиг. 4 — разрез

Б — Б„ на фиг. 3; на фиг. 5 — вид А на фиг. 3; на фиг. 6 — набор полупроницаемых пластин, изображенный на фиг. 1, общий вид; на фиг. 7 набор полупроницаемых пластин, изображенный на фиг. 3, общий вид; на фиг. 8 — массообменное устройство с коллекторами диффузорно-конфузорного типа, общий вид.

Кровь и обменная среда, двигаясь по каналам соседних пластин во взаимно перпендикулярном направлении, осуществляют процесс массообмена через пористую полупроницаемую пластину. Например, при оксигенации через пластину в кровь проникает кислород, 1107871

Ф//Од дхад пй гииой среды

ИОННОЙ ЦЗО6Б! дход ооЮи

/Pub. Г омха1 оаманной среди

РАЯ оЕ меж о

cpeAt а из крови выделяется и уносится избытком кислорода углекислый газ.

В предлагаемом массообменном устройстве выполнение выступов и впадин на обеих сторонах полупроницаемой пластины дает возможность уменьшить ее среднюю толщину приблизительно на 25Х. Это приводит к соответствующему увеличению проницаемости пластины, что,в свою очередь, повышает эффективность массопередачи каждой пластины. Повышению эффективности массопередачи способствует также и повышение степени перемешивания крови и обменной среды, обусловленное их криволинейным движением.

Повышение эффективности массопередачи каждой пластины позволяет при сохранении прежней производительности массообменного устройства уменьшить количество пластин, что наряду с сокращением толщины пластины, приводит к уменьшению расхода материала, определяющего в значительной степени стоимость всего устройства.

1107871

1107871

ИО д (;Ои8. 7

Составитель О.Кабанов

Редактор И.Касарда Техред Л. Мартяшова Корректор Г.Решетник

Заказ 5803/6 Тираж 688 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская. наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г ужгород, ул.Проектная, 4