Ультразвуковой мембранный элемент

Изобретение относится к области разделения суспензий промышленного, сельскохозяйственного и бытового назначения и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Ультразвуковой мембранный элемент содержит пористый трубчатый каркас с уложенной на его внутренней поверхности на подложке полупроницаемой мембраной, очистительный элемент. Очистительный элемент снабжен пьезоэлементом, соединенным с ультразвуковым генератором, для создания возможности совершения возвратно-поступательного движения. В продольном сечении очистительный элемент имеет вид штока с выступами обтекаемой куполообразной или конусообразной формы и шагом, уменьшающимся по ходу движения продукта, причем большее основание выступов направлено в сторону выхода из мембранного элемента. Заявленное устройство позволяет повысить эффективность разделения жидкости, увеличить степень турбулизации потока при повышении концентрации сухих веществ в растворе и увеличении его вязкости. 1 ил.

 

Изобретение относится к области разделения суспензий промышленного, сельскохозяйственного и бытового назначения и может быть использовано в различных отраслях промышленности.

Известны фильтровальные мембранные элементы, в которых снижение концентрационной поляризации осуществляется с помощью цилиндрической гильзы с карманами и очистительными подвижными вкладышами [а.с. 1431795, В01D 13/00], турбулизирующей вставки в виде цепи или ленты из гибких элементов, шарнирно закрепленных одним концом на пористом каркасе [а.с. 1502042, В01D 13/00], соединенных между собой при помощи перемычек втулок, имеющих в продольном сечении крыловидный профиль [а.с. 1505563, В01D 13/00], вращающих втулок с лопастями [а.с. 1367995, В01D 13/00], винтовых каналов турбулизатора [а.с. 521902, В01D 13/00 и а.с. 1430054, В01D 13/00], плоских элементов в виде пластин с отверстиями [а.с. 152041, В01D 13/00], очистительного элемента, выполненного в виде двух продольных половинок гиперболоида [а.с. 1465069, В01D 13/00], двух полых штоков, установленных с возможностью возвратно-поступательного движения [а.с. 528011, В01D 13/00].

Недостатком известных фильтровальных мембранных элементов является увеличение уровня концентрационной поляризации как с течением времени, так и по их длине, что ведет к нестабильной работе и соответственно низкой производительности.

Известен мембранный аппарат [а.с. 1775145 СССР, МКП B01D 63/16. Мембранный аппарат / Н.С.Орлов, А.Ш.Шаяхметов, А.Г.Бородкин; Московский химико-технологический институт им.Д.И.Менделеева; заявл. 12.02.1990; опубл. 15.11.1992], содержащий корпус с пучком полых волокон, закрепленных в двух трубных решетках, крышки со штуцерами ввода и вывода растворов, а также излучатель ультразвука, выполненный в виде пластины, имеющей форму трубной решетки и расположенной перпендикулярно каналам полых волокон.

Недостатком известного мембранного аппарата является ограниченная зона действия, т.к. ультразвуковые колебания гасятся на входе в каналы полых волокон, что не обеспечивает равномерного снижения уровня концентрационной поляризации по их длине, что ведет к нестабильной работе и соответственно низкой производительности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является реверсивный мембранный механизм [Патент 2142330 (Российская Федерация), МКИ B01D 63/00, 63/16. Реверсивный мембранный аппарат / С.Т.Антипов, С.В.Шахов, Ю.А.Завьялов, A.Н.Рязанов, А.В.Колтаков, - заявл. 20.07.98, №98114473/12, опубл. в БИ, 1999, №34], содержащий трубчатый пористый каркас с уложенной на его внутренней поверхности на подложке полупроницаемой мембраной, причем внутри каркаса расположен очистительный элемент, установленный с возможностью возвратно-поступательного движения и выполненный из эластичного материала, торцевые части которого повторяют конфигурацию внутренней поверхности штуцеров, при этом средняя часть очистительного элемента имеет углубление, торцевая поверхность которого выполнена в форме усеченного конуса, и в продольном сечении элемент имеет вид зеркально отображенной стрелы, при этом на концах каркаса установлены конусообразные штуцера, соединенные с клапанами и связанные между собой трубой.

Недостатком реверсивного мембранного механизма является малая сила воздействия на примембранный высококонцентрированный слой продукта, а также недостаточная степень турбулизации потока при повышении концентрации сухих веществ в растворе и увеличении его вязкости, что приводит к снижению эффективности разделения жидкости.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности разделения жидкости за счет увеличения силы воздействия на примембранный высококонцентрированный слой продукта, а также степени турбулизации потока при повышении концентрации сухих веществ в растворе и увеличении его вязкости.

Техническая задача изобретения достигается тем, что в ультразвуковом мембранном элементе, содержащем пористый трубчатый каркас с уложенной на его внутренней поверхности на подложке полупроницаемой мембраной, очистительный элемент, установленный внутри каркаса с возможностью совершения возвратно-поступательного движения, новым является то, что очистительный элемент снабжен пьезоэлементом, соединенным с ультразвуковым генератором, для создания возможности совершения возвратно-поступательного движения, при этом в продольном сечении очистительный элемент имеет вид штока с выступами обтекаемой куполообразной или конусообразной формы и шагом, уменьшающимся по ходу движения продукта, причем большее основание выступов направлено в сторону выхода из мембранного элемента.

Технический результат заключается в повышении эффективности разделения жидкости за счет увеличения силы воздействия на примембранный высококонцентрированный слой продукта, а также степени турбулизации потока при повышении концентрации сухих веществ в растворе и увеличении его вязкости.

На чертеже изображен поперечный разрез ультразвукового мембранного элемента.

Ультразвуковой мембранный элемент содержит пористый трубчатый каркас 1, на внутренней поверхности которого расположена подложка 2. На подложке размещена полупроницаемая мембрана 3. Внутри каркаса расположен очистительный элемент 4, установленный в подшипниках скольжения 5, 6 с возможностью совершения возвратно-поступательного движения от пьезоэлемента 7, соединенного с ультразвуковым генератором, при этом в продольном сечении очистительный элемент имеет вид штока с выступами обтекаемой куполообразной или конусообразной формы с шагом, уменьшающимся по ходу движения продукта, причем большее основание выступов направлено в сторону выхода из мембранного элемента.

На концах пористого трубчатого каркаса установлены штуцера 8, 9, которые снабжены крышками 10, 11 и уплотнениями 12, 13, 14, 15, обеспечивающими герметизацию мембранного элемента. Для подачи исходного раствора служит патрубок 16, а концентрат выводится через патрубок 17.

Предложенный ультразвуковой мембранный элемент работает следующим образом.

Исходный раствор, предназначенный для разделения, через патрубок 16 подается в ультразвуковой мембранный элемент под рабочим давлением. При этом очистительный элемент 4, совершая возвратно-поступательные движения, оказывает проталкивающее воздействие на жидкость в сторону ее выхода из элемента, скорость которой по мере обтекания вокруг каждого куполообразного или конусообразного элемента увеличивается за счет уменьшения расстояния между ним и мембраной 3, что приводит к турбулизации пограничного слоя и срыву его в середину потока, что приводит к возникновению в разделяемом растворе кавитации путем образования и схлопывания пузырьков, обеспечивающих дополнительные импульсные воздействия на примембранный слой продукта, способствующие снижению уровня концентрационной поляризации.

Кроме этого, пузырьки, оказывая силовое воздействие за счет энергии их схлопывания на осевшие и прилипшие к поверхности мембраны высокомолекулярные частицы продукта, а также частицы, находящиеся на входе и внутри капилляра, отрывают их от поверхности, после чего частицы уносятся с потоком разделяемой жидкости.

По мере движения раствора в элементе часть его через мембрану 3 проникает в подложку 2, пористый каркас 1 и выводится наружу в виде фильтрата. Вывод концентрата осуществляется через патрубок 17.

Предложенный ультразвуковой мембранный элемент позволяет:

- повысить эффективность разделения жидкости;

- увеличить силу воздействия на примембраниый высококонцентрированный слой продукта;

- увеличить степень турбулизации потока при повышении концентрации сухих веществ в растворе и увеличении его вязкости.

Ультразвуковой мембранный элемент, содержащий пористый трубчатый каркас с уложенной на его внутренней поверхности на подложке полупроницаемой мембраной, очистительный элемент, установленный внутри каркаса с возможностью совершения возвратно-поступательного движения, отличающийся тем, что очистительный элемент снабжен пьезоэлементом, соединенным с ультразвуковым генератором, для создания возможности совершения возвратно-поступательного движения, при этом в продольном сечении очистительный элемент имеет вид штока с выступами обтекаемой куполообразной или конусообразной формы и шагом, уменьшающимся по ходу движения продукта, причем большее основание выступов направлено в сторону выхода из мембранного элемента.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для разделения жидких средств методами микрофильтрации, ультрафильтрации, нанофильтрации и обратного осмоса и может найти широкое применение для глубокой очистки промышленных стоков и для получения питьевой воды.

Изобретение относится к области химической технологии и может быть использовано при очистке и концентрировании токсичных растворов, в том числе радиоактивных высокого уровня активности.

Изобретение относится к устройствам для разделения жидких смесей с помощью полупроницаемых мембран и предназначено для осуществления процессов микрофильтрации, ультрафильтрации и обратного осмоса с целью очистки, концентрирования, фракционирования жидкостей, в том числе промышленных отходов в атомной энергетике, в микробиологической, пищевой, медицинской и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к разделению растворов методами обратного осмоса и ультрафильтрации. .

Изобретение относится к мембранной технологии обезвоживания жидких пищевых продуктов и может быть использовано в химической, фармацевтической, микробиологической промышленности, а также на предприятиях агропромышленного комплекса.

Изобретение относится к устройству для ультрафильтрационного разделения с помощью вращающегося мембранного элемента. .

Изобретение относится к конструкции мембранных массообменных устройств, а именно к конструкциям мембранных аппаратов. .

Изобретение относится к области разделения суспензий промышленного, сельскохозяйственного и бытового назначения

Изобретение относится к области очистки жидкостей от нерастворимых примесей, например к очистке природных и сточных вод

Изобретение относится к области разделения, концентрирования и опреснения различных растворов методами обратного осмоса и ультрафильтрации. Вертикальный мембранный аппарат состоит из корпуса с фланцами, установленным внутри него мембранным модулем, патрубками для ввода исходной жидкости и отвода фильтрата, турбулизатором в мембранном модуле конусной формы с нанесенной на его внутреннюю пористую поверхность полупроницаемой мембраной, установленным в подшипниках со стороны ввода исходной жидкости и отвода фильтрата и концентрата, и состоит из трех участков: первый участок выполнен в виде ступицы, закрепленной в подшипнике в патрубке для ввода исходного раствора, на конце которого смонтирован пропеллер с лопастями, вращающимися под действием входного потока жидкости с передачей крутящего момента турбулизатору; второй участок выполнен в виде конусообразного вала с винтовыми спиралями, при этом турбулизатор совершает вращательное движение путем принудительного изменения давления исходной жидкости в патрубке для ввода исходной жидкости посредством раскручивания лопастей пропеллера; третий участок выполнен полым и снабжен планетарной зубчатой передачей для обеспечения вращения турбулизатора и мембранного модуля под действием потока жидкости, причем отвод концентрата осуществляется через окна в полой части турбулизатора, а фильтрата - через отверстие во фланце, установленном со стороны отвода фильтрата и концентрата. Технический результат - повышение производительности мембранного аппарата за счет улучшения гидродинамического воздействия на разделяемый поток. 3 ил.

Изобретение относится к способу фильтрации и устройству разделения частиц, а именно отделения ценного металла от ненужного материала в смеси, содержащей воду. Устройство для сбора минеральных частичек в суспензии или отходах может быть выполнено в форме фильтра, конвейерной ленты или импеллера, имеющих накопительный участок, содержащий поверхности накопления, предназначенный для контакта со смесью, выполненный или покрытый синтетическим материалом, который имеет функциональную группу для прикрепления минеральных частичек. Синтетический материал имеет гидрофобные молекулы, чтобы сделать накопительный участок гидрофобным, причем синтетический материал содержит производное силоксана. Когда минеральные частички в суспензии или отходах являются скомбинованными с коллекторными молекулами, минеральные частицы также становятся гидрофобными и остаются прикрепленными к гидрофобному накопительному участку. Фильтр, конвейерная лента и импеллер могут иметь множество пропускных каналов с целью увеличения контактирующих поверхностей. Решение обеспечивает лучшее отделение ценного материала, в том числе в флотационной камере, путем устранения проблем, связанных с использованием пузырьков воздуха в таком процессе отделения. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 32 ил.

Изобретение относится к устройствам разделения цельной крови, системам и контурам, включающим указанное устройство разделения, а также к способу обработки цельной крови. Автоматизированная система разделения цельной крови, содержащая одноразовый контур потока текучей среды и долговременный контроллер, сконфигурированный для взаимодействия и управления потоком текучей среды через контур текучей среды, при этом одноразовый контур текучей среды содержит: путь потока цельной крови с впуском цельной крови, соединенный с блоком цельной крови; путь потока раствора клеточного консерванта в сообщении по текучей среде с одним из: путем потока цельной крови и первым путем выпускного потока текучей среды для отделенных эритроцитов, и содержащий впуск, соединенный с источником раствора клеточного консерванта; сепаратор, включающий в себя внешний корпус и внутренний ротор, установленный в корпусе для вращения относительно корпуса, при этом зазор образован между внешней поверхностью ротора и внутренней поверхностью корпуса, и по меньшей мере одна поверхность из внешней поверхности ротора и внутренней поверхности корпуса содержит мембрану фильтра, настроенную для разрешения прохождения плазмы через нее, при этом, по существу, блокируя эритроциты, при этом внешний корпус имеет впуск, который находится в сообщении по текучей среде с путями потока цельной крови и/или раствора клеточного консерванта, и также находится в сообщении текучей среде с зазором для направления цельной крови и/или раствора клеточного консерванта в зазор, при этом корпус содержит первый выпуск, сообщающийся с зазором, и корпус и/или ротор содержит второй выпуск, сообщающийся со стороной мембраны, обращенной от зазора; при этом первый выпуск сообщается с зазором, находящийся в сообщении по текучей середе с первым путем выпускного потока текучей среды, включающим фильтр редукции лейкоцитов, соединенный с первым контейнером хранения для приема эритроцитов; и второй выпуск, находящийся в сообщении по текучей среде со вторым путем выпускного потока текучей среды, соединенным со вторым контейнером хранения для приема плазмы. Также заявлен способ обработки цельной крови. Технический результат заключается в увеличении скорости сепарации крови, а также степень. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 30 ил.

Изобретение относится к мембранным устройствам разделения для применения в процедурах обработки крови. Устройство фильтрации крови содержит: цилиндрический корпус; внутренний элемент, установленный внутри корпуса; пористую мембрану, расположенную на расстоянии от стенки корпуса или поверхности внутреннего элемента с образованием кольцевого зазора между ними, при этом корпус и внутренний элемент могут вращаться друг относительно друга; впуск для направления цельной крови, в кольцевой зазор, первый выпуск для направления плазмы, проходящей через мембрану в контейнер для сбора; и второй выпуск для направления из кольцевого зазора оставшихся компонентов крови, причем устройство дополнительно содержит область высокой перфузии, покрытую мембраной, и непроточную область и содержит радиальный выступ, который отделяет область высокой перфузии от непроточной области. Технический результат заключается в повышении степени и скорости сепарации крови. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 2 табл., 33 ил.

Центрифуга для разделения жидких неоднородных сред относится к технологическому оборудованию, предназначенному для разделения жидких неоднородных сред в различных отраслях промышленности на составляющие их фракции в поле действия центробежных сил. Центрифуга для разделения жидких неоднородных сред содержит фильтрующее устройство, смонтированное на основании корпуса–днища, состоящее из обечайки, верхней крышки, двух валов - приводного и опорного полого с радиальными отверстиями и пакетов съемных мембранных фильтроэлементов (ПСМФЭ) и комплектов турбулизаторов. ПСМФЭ закреплены через уплотнение проставки на опорном валу, закрепленном на корпусе-днище. Комплект турбулизаторов через регулирующие сегменты смонтирован между верхним приводным и нижним опорным турболизатороми, и верхний приводной турболизатор соединен с приводным валом, концентрично сопряженным с опорным неподвижным валом. Вращение комплекта турболизаторов обеспечивается через шкив, насаженный на вал от приборного электрического двигателя, установленного на раме, закрепленного вертикально через ременную передачу. При этом вращение происходит на оборотах от 200 до 800 и от 800 до 2000 об/мин. Также в неподвижном полом валу в днище просверлено отверстие для отвода чистого фильтрата через фланец с патрубком. На верхней крышке установлены штуцеры для манометра, предохранительные клапаны и штуцер ввода исходной смеси. К основанию корпуса-днища на периферической части закреплен сборник концентрата и для стабилизации давления на трубе отвода установлен дроссельный клапан. Герметичность корпуса обеспечивается установкой прокладок к сварным соединениям, а узел выхода приводного вала герметизируется манжетами или торцевыми уплотнениями. Техническим результатом является повышение ресурса работы центрифуги, увеличение производительности фильтрации, снижение металлоемкости и энергоемкости. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области разделения суспензий промышленного, сельскохозяйственного и бытового назначения и может быть использовано в различных отраслях промышленности

Наверх