Центрифуга для мембранного разделения растворов

 

Изобретение относится к устройствам мембранной технологии и может быть использовано в различных отраслях промышленности для разделения смесей и концентрирования растворов. Цель изобретения - повышение производительности центрифуги, Центрифуга содержит цилиндрический корпус, установленный коаксиально внутри него перфорированный каркас с расположенными на его внутренней поверхности подложками и мембраной , трубки для подачи исходного раствора и отвода пермеата. Каркас соединен с пермеатной головкой, выполненной в виде двух усеченных конических поверхностей с параллельными образующими, меньшие основания которых переходя в цилиндрические камеры , и установленной на полом цилиндрическом валу приводного механизма вращения. Внутри этого вала коаксиально расположен вал приводного механизма возвратно-поступательного движения. На последнем установлены щетки, выполненные в виде цилиндрического полого корпуса с прорезью по всей его длине, обращенной к поверхности очищаемой мембраны, имеющего скребки, расположенные по всей длине корпуса щетки на одинаковом расстоянии друг от друга, равном ходу вала приводного механизма возвратно-поступательного движения. 1 з,п. ф-лы, 8 ил. сл С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 01 0 63/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4835131/26 (22) 12.03.90 (46) 07.06.92, Бюл, М 21 (71) Всесоюзный заочный институт пищевой промышленности (72) В.Л.Яровенко, О.К.Филатов, А.Б,Даниловцева и Л.Н.Шрамко (53) 61 — 278,541.18.045(088.8) (56) Патент США 1Ф 4025425, кл. В 01 D 59/10, 1977, (54) ЦЕНТРИФУГА ДЛЯ МЕМБРАННОГО

РАЗДЕЛЕНИЯ РАСТВОРОВ (57) Изобретение относится к устройствам мембранной технологии и может быть использовано в различных отраслях промышленности для разделения смесей и концентрирования растворов. Цель изобретения — повышение производительности центрифуги, Центрифуга содержит цилиндрический корпус, установленный коаксиально внутри него перфорированный каркас с

Изобретение относится к устройствам мембранной технологии, применяемым в различных отраслях промышленности для. разделения смесей и концентрирования растворов.

Известно устройство для разделения пищевых жидкостей, содержащее сепаратор и набор мембранных пакетов, где каждый пакет имеет мембрану, дренажный лист и лист фильтровальной бумаги. Пакет имеет входные отверстия, а фильтровальная бумага протянута до стенок сепаратора, При вращении сепаратора возникающие центробежные силы перемещают разделяе„„Я „„1738316 А1 расположенными на его внутренней поверхности подложками и мембраной, трубки для подачи исходного раствора и отвода пермеата. Каркас соединен с пермеатной головкой, выполненной в виде двух усеченных конических поверхностей с параллельными образующими, меньшие основания которых переходя в цилиндрические камеры; и установленной на полом цилиндрическом валу приводного механизма вращения. Внутри этого вала коаксиально расположен вал приводного механизма возвратно-поступательного движения. На последнем установлены щетки, выполненные в виде цилиндрического полого корпуса с прорезью по всей его длине, обращенной к поверхности очищаемой мембраны, имеющего скребки, расположенные по всей длине корпуса щетки на одинаковом расстоянии друг от друга, равном ходу вала приводного механизма возвратно-поступательного движения. 1 з,п. ф-лы, 8 ил. мую жидкость над поверхностью полупроницаемой мембраны, а разделение жидкости осуществляется под действием гидростатического давления.

Недостатки известного устройстванизкая производительность процесса мембранного разделения вследствие образования на поверхности мембраны осадка коллоидных частиц, которые содержатся в исходном растворе или образуются в процессе разделения в результате концентрационной поляризации, распределение мембран в пакетах затрудняет доступ к поверхности мембраны для их очистки от об1738316

55 разующегося осадка, а также отсутствие непрерывности при проведении процессов фильтрования и промывки пор в мембранах, которые проводятся только поочередно, сначала процесс разделения, поток остановка процесса разделения и промывка.

Целью изобретения является повышение производительности центрифуги.

Центрифуга для мембранного разделения содержит цилиндрический корпус, установленный коаксиально внутри него перфорированный каркас с расположенными на его внутренней поверхности подложками и мембраной, трубки для подачи исходного раствора и отвода пермеата. Перфорированный каркас соединен с пермеатной головкой, выполненной в виде двух усеченных конических поверхностей с параллельными образующими, меньшие основания которых переходят в цилиндрические камеры, и установленной на полом цилиндрическом валу приводного механизма вращения. Внутри этого вала коаксиально расположен вал приводного механизма возвратно-поступательного движения. На последнем установлены щетки, выполненные в виде цилиндрического полого корпуса с прорезью по всей его длине, расположенные по всей длине корпуса щетки на одинаковом расстоянии друг от друга, равном ходу вала приводного механизма возвратно-поступательного движения.

На фиг,1 показана центрифуга для мембранного разделения растворов, общий вид; на фиг.2 — то же, разрез; на фиг,3 — разрез

А — А на фиг.1; на фиг.4 — вид Б на фиг.1; на фиг,5- разрез В-В на фиг.3; на фиг.б- щетка, разрез; на фиг,7 — вращающаяся пермеатная головка, разрез; на фиг.8 — схема крепления каркаса и подшипника скольжения.

Центрифуга для мембранного разделения растворов содержит корпус 1, приводные механизмы вращения 2а и возвратно-поступательного движения 2б, полый цилиндрический вал приводного механизма 3 вращения, трубку 4 для отвода пермеата, сборник 5 пермеата, трубку 6 для отвода концентрата, сборник 7 концентрата

7, насосы 8, вал 9 для передачи возвратнопоступательного движения на щетки 21, перфорированный каркас 19, вращающуюся пермеатную головку 10, фиксатор 11 щетки, трубку 12 для подвода исходного раствора, подшипник 13, полупроницаемую мембрану 14, подложки 15 и 16, трубку 17 для подвода промывной жидкости, гибкий шланг 18 держатель 20 щетки, щетку 21, насадку 22 щетки, корпус 23 щетки, скребок

24, насадку 25 скребка, корпус 26 подшипника и подшипник 28.

Центрифуга работает следующим образом.

Включается приводной механизм Za вращения, который передает движение на перфорированный каркас 19 с установленными на его внутренней поверхности подложками 15, 16 и мембраной 14. По трубе 12 в центрифугу подают исходный раствор, который проходит к поверхности мембраны 14 и в результате действия центробежной силы прижимается к ее поверхности. Возникающая разница давлений по обе стороны полупроницаемой мембраны 14 является движущей силой процесса мембранного разделения.

Одновременно с включением механизма 2а вращения вала, включается привод 2б возвратно-поступательного движения 2б, который передает движение через вал 9 коническому держателю 20, на котором находятся щетки 21.

В результате разделения исходного раствора образуются пермеат, который проходит по пористой подложке и попадает во вращающуюся пермеатную головку 10, и концентрат, который отводится в противоположную сторону возвратно-поступательным движением щеток 21, которые имеют скребки 24, оснащенные насадками 25 для регулирования расстояния от поверхности мембраны 14 до края скребка 24. Это расстояние выбирают в пределах 1 — 5 мм, что вызвано необходимостью счищать образующиеся на поверхности мембраны 14 вещества и передвигать их к коммуникации концентрата. Для осуществления возвратно-поступательного движения вала 9 на каркасе центрифуги 19 установлен подшипник

28 скольжения.

Изобретение позволяет непрерывно вести процессы разделения и промывку мембран, В процессе мембранного разделения осуществляют систематическую очистку поверхности мембран путем организации возвратно-поступательного движения щеток 21 (фиг.2). Мембрана 14, вращаясь вокруг щетки 21, очищается от образующегося на ее поверхности слоя коллоидных частиц, которые передвигаются щеткой к "открытому" концу центрифужного каркаса 19 к патрубку для сбора концентрата 6. Через определенные промежутки времени для усилений очищающего эффекта через полость щетки 21 под давлением 0,2 МПа подают по трубу 17 и гибкому шлангу 19 некоторое количество пермеата (фиг.3). Таким образом достигается промывание поверхности мембраны, Промывка пор в мембранах осуществляется путем подачи пермеата через пористую подложку в направлении, обратном рабоче1738316

50

55 му потоку жидкости. Для этого из сборника 5 пермеат насосом 8 подается в пермеатную коммуникацию 4 под давлением, превышающим на 0,2-0,3 МПа давление, развивающееся под давлением центробежно-силового поля. Пермеат через пермеатную головку 10 поступает и равномерно распределяется в пористой подложке 15, через которую проходит в полупроницаемую мембрану 14 и промывает ее поры.

Некоторое разбавление пермеатом концентрата, происходящее при промывке поверхности и пор мембраны, компенсируется рециркуляцией концентрата через сборник

7 в коммуникацию подачи исходного раствора, Щетка выполнена в виде цилиндрического корпуса 23, длина которого равна длине барабана, с прорезью, идущей по всей длине, направленной к поверхности мембраны. К корпусу щетки через одинаковые промежутки, равные ходу поршня, крепятся скребки 24 для обеспечения очистки всей поверхности мембраны на один ход поршня. Таким образом, очистка мембраны осуществляется в двух направлениях: по длине окружности за счет вращения мембран вокруг щеток и за счет возвратно-поступательного (пульсирующего) движения щеток со скребками. За счет этого осуществляется перемещение концентрата над поверхностью мембраны в сторону коммуникации ультраконцентрата, Число перемещений вала механизма возвратно-поступательного движения составляет 20 — 46 в мин, а ход вала и щеток составляет 50 мм.

Головка (фиг.7) выполняется совместно с полым цилиндрическим валом, перфорированным каркасом и пермеатными камерами, которые соединяют пористую подложку. с вращающейся головкой 10. Головка находится в кожухе центрифуги 1 и имеет собственную полость, связанную с пермеатной трубкой 4, Вращение передается через полый вал 3 от приводного механизма вращательного движения 2а.

Эффективность предлагаемого решения заключается в увеличении производительности труда на 8 — 10 и в возможности создания непрерывных технологических циклов с использованием мембранной технологии.

Формула изобретения

1. Центрифуга для мембранного разделения растворов, содержащая цилиндрический корпус, фильтрующий элемент, состоящий из подложек и мембраны, полый цилиндрический вал приводного механизма вращения, трубки для подачи исходного раствора и отвода пермеата, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения производительности центрифуги, она допол нител ьно содержит перфорирован н ы и цилиндрический каркас, пермеатную головку, щетку и вал приводного механизма возвратно-поступательного движения, причем фильтрующий элемент расположен на внутренней поверхности каркаса, который установлен коаксиально внутри корпуса и соединен с пермеатной головкой; выполненной в виде двух усеченных конических поверхностей с параллельными образующими, меньшие основания которых переходят в цилиндрические камеры, и расположенной на валу приводного механизма вращения, а щетки установлены на валу приводного механизма возвратно-поступательного движения, который размещен коаксиально внутри вала приводного механизма вращения.

2, Центрифуга по п.1, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что щетка выполнена в виде цилиндрического полого корпуса с прорезью по всей его длине, обращенной к поверхности очищаемой мембраны, имеющего скребки, расположенные по всей длине корпуса щетки на одинаковом расстоянии друг от друга, равном ходу вала приводного механизма возвратно-поступательного движения.

1738316

1738316

1738316

27

1738316

1738316

40

Составитель В.Яровенко

Техред М.Моргентал Корректор С.Черни

Редактор А,Мотыль роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 1951 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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