Мембранный элемент

 

Использование: очистка и концентрирование жидкостей методом обратного осмоса , микрои ультрафильтрации. Сущность изобретения: мембранный элемент содержит мембрану, дренажную пластину с опорным и рабочим участками, крышку и днище со штуцерами. Крышка и днище выполнены с коническими боковыми поверхностями, по которым они сопряжены с опорным участком дренажной пластины. Сопрягаемые поверхности дренажной пластины расположены на кольцевых выступах. Между опорным участком и кольцевым выступом дренажной пластины выполнен кольцевой паз. Предпочтительно выполнение сопрягаемых конических поверхностей днища и крышки с соблюдением отношения 02/Di 1,1-1,2, где DI и D2 - средние диаметры сопрягаемых конических поверхностей крышки и днища соответственно, а также выполнение кольцевого выступа дренажной пластины из двух частей, одна из которых съемная. 3 з.п, ф-лы, 4 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (Ф () (si)s В 01 D 63/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4867476/26 (22) 12.07.90 (46) 07.06.92. Бюл. М 21 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт химических реактивов и особо чистых химических веществ (72) Г.В.Божко, В.Д,Продан, О.С,Чехов, И.Г.Калабеков, Е.А.Рябенко, Г.Ç.Блюм, Г.Г;Виноградов, С.М.Денисов и А.А.Ефремов (53) 62 — 278.541.18.045(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1282858, кл. В 01 D 13/00, 1986. (54) МЕМБРАННЫЙ ЭЛЕМЕНТ (57) Использование; очистка и концентрирование жидкостей методом обратного осмоса, микро- и ультрафильтрации. Сущность изобретения: мембранный элемент содерИзобретение относится к аппаратуре для проведения мембранных процессов микро- и ультрафильтрации, обратного осмоса, касается плоских фильтрующих элементов и -может быть использовано.в пищевой, медицинской и химической промышленности.

Наиболее близким к предлагаемому является мембранный элемент, состоящий из пористой мембраны, дренажной пластины с опорным и рабочим участками, крышки и днища со штуцерами, упрочняющих пластин и крепежных деталей.

Недостатки известной конструкции— жесткость дренажной пластины, создающая трудности и ри затяжке мембран ного эл емента, уплотнение мембранного элемента жит мембрану, дренажную пластину с опорным и рабочим участками, крышку и днище со штуцерами. Крышка и днище выполнены с коническими боковыми поверхностями, по которым они сопряжены с опорным участком дренажной пластины. Сопрягаемые поверхности дренажной пластины расположены на кольцевых выступах. Между опорным участком и кольцевым выступом дренажной пластины выполнен кольцевой паз. Предпочтительно выполнение сопрягаемых конических поверхностей днища и крышки с соблюдением отношения 0г/01 =

1,1 — 1,2, где 01 и 02 — средние диаметры сопрягаемых конических поверхностей крышки и днища соответственно, а также выполнение кольцевого выступа дренажной пластины из двух частей, одна из которых съемная, 3 з.п, ф-лы, 4 ил. осуществляется сменными кольцами, установленными в крышке и днище, и имеет несколько уплотнительных поверхностей.

Такое уплотнение требует повышенной точности изготовления соединяемых деталей и повышенной материалоемкости за счет увеличения габаритов крышки и днища.

Цель изобретения — повышение герметичности, снижение материалоемкости, повышение надежности работы элемента за счет уменьшения рабочей нагрузки на крепежные детали и повышение работоспособности пористой мембраны..

Поставленная цель достигается тем, что крышка и днище выполнены с коническими боковыми поверхностями, а дренажная пластина с обеих ее сторон снабжена кольцевы1738315 ми выступами, внутренние боковые поверхности которых выполнены коническими, сопрягаемыми с коническими поверхностями крышки и днища, при этом между опорным участком и кольцевым выступом дренажной пластины, сопрягаемым с днищем, выполнен кольцевой паз.

Сопрягаемые конические поверхности крышки и днища могут быть расположены на кольцевых выступах.

Кроме того, сопрягаемые конические поверхности крышки и днища могут быть выполнены с соблюдением соотношения

D2/D1 = 1,1 — 1,2, гдЕ 01 и D2 — СрЕдниЕ диаметры сопрягаемых конических поверхностей крышки и днища соответственно.

Кольцевой выступ дренажной пластины может быть выполнен из двух частей, одна из которых расположена на периферии дренажной пластины и выполнена в виде буртика, а вторая выполнена съемной, сопрягаемой с первой по цилиндрической поверхности, и с крышкой по конической поверхности, при этом мембрана расположена между дренажной пластиной и съемной частью кольцевого выступа.

На фиг.1 изображен мембранный элемент, общий вид; на фиг.2 — то же, сопрягаемые поверхности крышки и днища расположены на кольцевых выступах; на фиг.3 — то же, сопрягаемые конические повеохности крышки и днища выполнены с соблюдением соотношения D1/ D2= 1,1: 2; на фиг.4 — то же, кольцевой выступ дренажной пластины выполнен из двух частей.

Мембранный элемент состоит из дренажной пластины 1 с кольцевыми 2 и радиальными 3 каналами для отвода фильтрата, пористой мембраны 4,.крышки 5 и днища 6 с коническими уплотняющими поверхностями и со штуцерами 7 и 8, уплотняющих пластин 9 и крепежных деталей 10. Дренажная пластина имеет опорные и рабочие участки, разделяющиеся между собой внешней окрчжностью. образованной кольцевыми 2 и радиальными 3 каналами, Опорные участки снабжены кольцевыми выступами 11 и 12 с коническими уплотняющими поверхностями, а также кольцевой проточкой 13 и опорным выступом 14.

Сопрягаемые конические поверхности крышки 5 и днища 6 могут быть расположены на кольцевых выступах 15 и 16(фиг.2, 3).

Для повышения работоспособности пористой мембраны кольцевой выступ дренажной пластины может состоять из съемной части 17 и буртика 18, расположенного на периферии дренажной пластины (фиг,4).

Сборка мембранного элемента осуществляется следующим образом, 5

Конические поверхности кольцевых выступов 11 и 12 дренажной пластины 1 с уложенной на ее опорном и рабочем участке со стороны крышки пористой мембраной 2 соединяют с коническими уплотняющими поверхностями крышки 5 и днища 6. В этом случае мембрана находится между коническими уплотняющими поверхностями крышки 5 и кольцевого выступа 11 дренажной пластины 1. Затем мембранный элемент стягивается с помощью упрочняющих пластин 9 и крепежных деталей 10, Мембранный элемент (фиг.4) собирается тем же способом, но сначала на дренажную пластину 1 укладывается пористая мембрана 2, внешний диаметр которой равен внутреннему диаметру буртика 18, и на нее устанавливается сьемная часть 17 кольцевого выступа дренажной пластины.

Кольцевая проточка 13 служит для придания гибкости дренажной пластине при затяжке крепежных деталей 10, когда днище

6 упирается в опорный выступ 14 дренажной пластины, служащий для придания ей жесткости в рабочем состоянии. Для уменьшения изгиба дренажной пластины при затяжке в первоначальный момент между опорным выступом и днищем должен быть небольшой зазор 0,5 мм, который полностью исключается после затяжки крепежных деталей 10, Мембранный элемент работает следующим образом.

Исходная жидкость под давлением поступает в устройство через штуцер 7, распределяется на пористой мембране 4 и фильтруется через нее. Очищенный продукт через кольцевые 2 и радиальные 3 каналы и штуцер 8 выводится из мембранного элемента.

При наличии внутреннего давления в устройстве необходимо увеличение первоначальной нагрузки крепежных деталей, обеспечивающих герметичность соединения, на величину, равную осевому усилию, создаваемому давлением уплотняемой среды и стремящемуся разгерметизировать элемент, 3то приводит к увеличению размеров и материалоемкости системы крепежных деталей. С целью уменьшения усилия предварительной затяжки крепежных деталей уплотнение мембранного элемента выполнено по коническим уплотняющим поверхностям, благодаря которым происходит увеличение усилия герметизации.

Кроме того, выполнение сопрягаемых конических поверхностей крышки и днища на кольцевых выступах (фиг.2 — 4) позволяет использовать радиальную составляющую давления среды для увеличения герметизиру1738315

20

D2/D1 = 1,1:1,2, 35

45

55 ющего усилия на конических уплотняющих поверхностях, что также способствует уменьшению усилия предварительной затяжки и снижению материалоемкости мембранного элемента.

В том случае, когда очищенный продукт после мембранного элемента имеет свободное истечение, то давление до пористой мембраны больше давления среды после нее. Исследования показали, что средний диаметр сопрягаемых поверхностей дренажной пластины 1 и крышки 5 D1 (фиг.3) может быть уменьшен до соотношения

0г/Dq = 1,1:1,2, где Dg — средний диаметр сопрягаемых поверхностей дренажной пластины и днища 6. Дальнейшее уменьшение среднего диаметра 0 ведет к сокращению площади рабочего участка дренажной пластины, что снизит производительность мембранного элемента. Такая конструкция повышает надежность работы элемента, так как уменьшает требуемое усилие затяжки крепежных деталей из-за уменьшения среднего диаметра сопрягаемых конических поверхностей 25 дренажной пластины и крышки, на которой ведется расчет герметизирующего усилия.

При использовании конструкции (фиг,4) первоначальная форма пористой мембраны при установке сохраняется, что приводит к повышению ее работоспособности. Уплотнение мембранного элемента происходит пО сопрягаемым коническим поверхностям крышки и съемной части кольцевого выступа дренажной пластины, а также по его торцовой поверхности с мембраной и опорной поверхностью дренажной пластины. Кроме того, под действием осевого усилия, создаваемого крепежными деталями и благодаря наличию конических сопрягаемых поверхностей крышки и съемной части кольцевого выступа дренажной пластины происходит уплотнение наружной боковой поверхности последнего с сопрягаемой цилиндрической поверхностью буртика дренажной пластины.

При действии давления среды в мембранном элементе радиальная податливость съемной части кольцевого выступа дренажной пластины увеличивает герметизирующее усилие за счет радиальной составляющей давления среды.

Формула изобретения

1. Мембранный элемент, содержащий круглые пористую мембрану, дренажную пластину с опорным и рабочим участками, крышку и днище со штуцерами, упрочняющие пластины и крепежные детали, отл ич а ю шийся тем, что, с целью повышения герметичности и снижения материалоемкости элемента, крышка и днище выполнены с коническими боковыми поверхностями, а дренажная пластина с обеих ее сторон снабжена кольцевыми выступами, внутренние боковые поверхности которых выполнены коническими, сопрягаемыми с коническими поверхностями крышки и днища, при этом между опорным участком и кольцевым выступом дренажной пластины, сопрягаемым с днищем, выполнен кольцевой паз.

2. Элемент по п.1, отличающийся тем, что крышка и днище выполнены с кольцевыми выступами, обращенными к дренажной пластине, при этом сопрягаемые конические поверхности крышки и днища расположены на кольцевых выступах.

3. Элемент по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности работы элемента за счет уменьшения рабочей нагрузки на крепежные детали, сопрягаемые конические поверхности днища и крышки выполнены с соблюдением соотношения где D> и D2 — средние диаметры сопрягаемых конических поверхностей крышки и днища соответственно, 4. Элемент по пп.1-3, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения работоспособности пористой мембраны, кольцевой выступ дренажной пластины выполнен из двух частей, одна из которых расположена на периферии дренажной пластины и выполнена в виде буртика, а вторая выполнена съемной, сопрягаемой с первой по цилиндрической поверхности, а с крышкой — по конической поверхности, при этом мембрана расположена между дренажной пластиной и съемной частью кольцевого выступа.

21

22

Т

1738315

=;.г.25

35

45

Составитель Г.Божко

Техред М,Моргентал

Корректор М.Максимишинец

Редактор А.Мотыль

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ1951 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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