Мембранный аппарат

 

Изобретение относится к аппаратам для разделения жидких сред с помощью полупроницаемых мембран и может быть использовано в химической, пищевой и микробиологической промышленности. Мембранный аппарат содержит цилиндрический корпус 1 с размещенными в нем мембранными элементами 2, крышки 3 со штуцерами отвода пермеата 7. Закрепленные в корпусе 1 патрубки подвода раствора 10 и отвода концентрата 9 выполнены изогнутыми в противоположные стороны и установлены на боковой поверхности входной и выходной частей корпуса 1, оси патрубков 9, 10 расположены в одной вертикальной плоскости на противоположных сторонах боковой поверхности. Каждая крышка 3 снабжена патрубком 6, соединяющим штуцер отвода пермеата 7 с пермеатотводящей трубкой мембранных элементов 2, установленной под углом пластиной 11. Свободные концы патрубков подвода раствора и отвода концентрата 9 снабжены устройствами для соединения с трубопроводами с возможностью осевого перемещения. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к аппаратам для разделения жидких сред с помощью полупроницаемых мембран и может быть использовано в химической, пищевой и микробиологической промышленности.

Известено устройство для обратного осмоса и ультрафильтрации, включающее корпус с установленным в нем мембранным элементов, закрытый крышками, которые фиксируются в корпусе посредством плоских стопорных колец, установленных в прямоугольных канавках, выполненных в корпусе.

Такое устройство характеризуется простотой конструкции, однако для изготовления плоских запорных колец требуются штампы для вырубки колец и пробивки в них отверстий, при этом велики потери материала из-за невозможности рационального раскроя листа. Кроме того, при некачественной термообработке происходити пластическая деформация кольца, ведущая к снижению надежности из-за возможностей разгерметизации аппарата. При выполнении прямоугольной канавки в корпусе происходит ослабление его стенки, что требует увеличения ее толщины и материалоемкости.

Известен также мембранный аппарат для разделения растворов, состоящий из цилиндрического корпуса с размещенными в нем мембранными элементами и крышек со штуцерами подвода раствора и вывода продуктов разделения, укрепленных в корпусе с помощью стопорных пружинных колец с прорезью, установленных в канавках, выполненных на внутренней поверхности корпуса, у которого крышки снабжены концентрическими выступами с диаметром, равным внутреннему диаметру стопорного кольца.

Недостатком известного устройства является недостаточная надежность работы мембранных элементов из-за неравномерности потока вдоль всей поверхности мембран, ведущего к разрушению мембран потоком обрабатываемой жидкости. Кроме того, размещение на крышках штуцеров подвода и отвода продуктов мембранного разделения вызывает образование в аппарате застойных зон и не обеспечивает полного удаления жидкости из полости мембранного аппарата. При установке крышек в корпусе возможно заклинивание в канавке корпуса резинового кольца, приводящее к его повреждению.

Задачей изобретения является повышение надежности работы мембранных элементов и удобство в обслуживании мембранного аппарата.

Поставленная задача достигается тем, что в мембранном аппарате для разделения растворов, содержащем цилиндрический корпус с размещенными в нем мембранными элементами, крышки со штуцерами отвода пермеата, закрепленные в корпусе с помощью стопорных пружинных колец с прорезью и снабженные концентрическими выступами с диаметром, равным внутреннему диаметру стопорного кольца, а также патрубки подвода раствора и отвода концентрата, патрубки подвода раствора и отвода концентрата выполнены изогнутыми в противоположные стороны и установлены на боковой поверхности входной и выходной частей корпуса, при этом оси патрубков расположены в одной вертикальной плоскости на противоположных сторонах боковой поверхности, каждая крышка снабжена патрубком, соединяющим штуцер отвода пермеата с пермеатотводящей трубкой мембранных элементов, и установленной под углом пластиной, свободные концы патрубков подвода раствора и отвода концентрата снабжены устройствами для соединения с трубопроводами с возможностью осевого перемещения.

Выпполнение патрубков подвода раствора и отвода концентрата изогнутыми в противоположные стороны, установка их на боковой поверхности входной и выходной частей корпуса и размещение осей патрубков в одной вертикальной плоскости на противоположных сторонах боковой поверхности обеспечивает закрутку потока перед мембранным элементом, исключая повреждение мембраны набегающим потоком жидкости. Этому же способствует расположение каналов в корпусе, обеспечивая одновременно слив всей жидкости из полости аппарата после проведения гидравлических испытаний. Кроме того, упрощается сборка и разборка аппарата, так как при этом не требуется отсоединять аппарат от подводящих и отводящих трубопроводов.

Снабжение каждой крышки патрубком, соединяющим штуцер отвода пермеата с пермеатотводящей трубкой мембранных элементов и установленной под углом пластиной, обеспечивает создание полости для закрутки потока и выравнивания скоростей поступающей в мембранный аппарат жидкости.

Снабжение свободных концов патрубков подвода раствора и отвода концентрата устройствами для соединения с трубопроводами с возможностью осевого перемещения позволяет упростить сборку мембранного аппарата за счет компенсации отклонений при изготовлении путем сдвигания или раздвигания соединительных элементов.

На фиг.1 изображен аппарат, продольный разрез; на фиг.2 вид по стрелке А на фиг.1; на фиг.3 сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.4 узел I на фиг.1.

Аппарат состоит из корпуса 1, с выступами на внешней поверхности в котором установлены мембарнные элементы 2 и крышки 3, закрепленные в копусе с помощью стопорных пружинных колец 4 с прорезью и снабженные концентрическими выступами с диаметром, равным внутреннему диаметру стопорного кольца. На крышке 3 выполнен канал 5 для отвода пермеата, соединенный посредством патрубка 6 с пермеатотводящей трубкой мембранного элемента 2, на внешней поверхности крышки 3 расположены штуцеры 7 отвода пермеата. В корпусе 1 на противоположных концах и сторонах его выполнены радиальные каналы 8, один из которых соединен с патрубком отвода концентрата 9, а другой с патрубком подвода раствора 10. На торце крышки 3, обращенном к мембранному элементу 2, закреплена под углом к радиальной плоскости корпуса 1 пластина 11. На подсоединительных концах трубопроводов 9 и 10 установлены накидные гайки 12 и ниппели 13, снабженные кольцевой проточкой под уплотнения 14, посредством которых также соединены крышка 3 с корпусом 1 и удлинитель 6 с пермеатотводящей трубкой мембранного элемента 2.

Предлагаемый аппарат работает следующим образом.

После установки в корпусе мембранного элемента 2 и крышек 3 последние вдвигаются в корпус 1 на такую глубину, при которой полукруглые канавки корпуса 1 не перекрываются выступами крышек 3, после чего производится установка стопорных колец 4. Затем в полость аппарата через патрубок 10 и канал 9 подается обрабатываемая жидкость, под давлением которой крышки 3 начинают перемещаться к концам корпуса 1, тем самым фиксируя в полукруглых канавках стопорных кольца 4. При этом в полости корпуса 1 создается рабочее давление мембранного процесса, при котором пермеат проходит через мембрану мембранного элемента 2 и через патрубок 6, канал 5 и штуцер 7 отводится из мембранного аппарата. Непрошедшая через мембраны жидкость в виде концентрата по каналу 8 через патрубок 9 выводится из полости корпуса 1. Протекающая через каналы 8 корпуса 1 жидкость взаимодействует на своем пути с наклонными пластинами 11, установленными на выходе и входе каналов 8, и закручивается в полости корпуса 1 на участке между торцом мембранного элемента 2 и крышкой 3, при этом в каждый сектор мембранного элемента 2 жидкость поступает с одинаковой скоростью, что повышает эффективность работы мембран. При подсоединении мембранных аппаратов к подводящей и отводящей магнистралям ошибки сборки компенсируются возможностью ниппелей 13 перемещаться после затяжки накидной гайки 12 до упора на подсоединяемом патрубке (см.фиг.2). При прекращении процесса мембранного разделения и необходимости разборки мембранного аппарата операции разборкой выполняются в обратной последовательности.

Изобретение позволяет повысить надежность за исчет исключения разборки подводящих и отводящих трубопроводов высокого давления и равномерность потока через мембранный элемент, а также удобство в обслуживании.

Формула изобретения

1. МЕМБРАННЫЙ АППАРАТ для разделения растворов, содержащий цилиндрический корпус с размещенными в нем мембранными элементами, крышки со штуцерами отвода пермеата, закрепленные в корпусе с помощью стопорных пружинных колец с прорезью и снабженные концентрическими выступами диаметром, равным внутреннему диаметру стопорного кольца, а также патрубки подвода раствора и отвода концентрата, отличающийся тем, что патрубки подвода раствора и отвода концентрата выполнены изогнутыми в противоположные стороны и установлены на боковой поверхности входной и выходной частей корпуса, при этом оси патрубков расположены в одной вертикальной плоскости на противоположных сторонах боковой поверхности.

2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что каждая крышка снабжена патрубком, соединяющим штуцер отвода пермеата с пермеатотводящей трубкой мембранных элементов, и установленной под углом пластиной.

3. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что свободные концы патрубков подвода раствора и отвода концентрата снабжены устройствами для соединения с трубопроводами с возможностью осевого перемещения.

РИСУНКИ

Рисунок 1