Вертикальный мембранный аппарат

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 области разделения, концентрирования и опреснения различных растворов методами обратного осмоса и ультрафильтрации и может быть использовано в пищевой, фармацевтической, микробиологической промышленности, а также на предприятиях агропромышленного комплекса.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является мембранный аппарат с неустановившейся гидродинамикой [Патент 2506990 РФ, МПК 6 B01D 63/00. Мембранный аппарат с неустановившейся гидродинамикой [Текст] / Ключников А.И., Шевцов А.А., Мажулина И.В., заявитель и патентообладатель Воронеж. гос. университет, инж. техн. - 2012127526/05; заявл. 03.07.12; опубл. 10.01.14], содержащий каркас, внутри которого расположен очистительный элемент, установленный с возможностью возвратно-поступательного движения.

Недостатками известного аппарата являются невысокая производительность, высокие энергозатраты.

Технической задачей изобретения является повышение производительности мембранного аппарата за счет улучшения гидродинамического воздействия на разделяемый поток вследствие снижения слоя высокой концентрации, образующегося на мембране, и его уноса, снижение энергопотребления за счет отсутствия электродвигателя для обеспечения вращательного движения.

Техническая задача изобретения достигается тем, что в вертикальном мембранном аппарате, включающем корпус, выполненный из непроницаемого материала, с фланцами, установленным внутри него мембранным модулем и турбулизатором с вращательным движением, патрубками для ввода исходной жидкости, отвода фильтрата, новым является то, что турбулизатор, соосно расположенный в мембранном модуле конусной формы с нанесенной на его внутреннюю пористую поверхность полупроницаемой мембраной, выполнен в виде конусообразного вала с винтовыми спиралями, установлен 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 турбулизатора, находящийся в мембранном модуле, 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, находящийся со стороны отвода концентрата, 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 изобретения заключается в повышении производительности мембранного аппарата за счет улучшения гидродинамического воздействия на разделяемый поток вследствие снижения слоя высокой концентрации, образующегося на мембране, и его уноса, снижения энергопотребления за счет отсутствия электродвигателя для обеспечения вращательного движения.

На фиг. 1 представлен общий вид вертикального мембранного аппарата; на фиг. 2 - увеличенная часть вертикального мембранного аппарата в зоне отвода концентрата и фильтрата; на фиг. 3 - вид планетарной зубчатой передачи со стороны отвода концентрата и фильтрата.

Вертикальный мембранный аппарат (фиг. 1) представляет собой корпус 1, выполненный из непроницаемого материала, с патрубками для ввода исходного раствора 5, вывода фильтрата 19, с соосно расположенным внутри него мембранным модулем 2 конусной формы с нанесенной на его внутреннюю поверхность полупроницаемой мембраной 8.

Турбулизатор 3 выполнен в виде конусообразного вала с винтовыми спиралями и состоит из трех участков: первый участок выполнен в виде ступицы, закрепленной спицами 6 и установленной в подшипник 4, в патрубке для ввода исходного раствора 5, на конце турбулизатора смонтирован пропеллер 9 с лопастями, вращающимися под действием входного потока жидкости с передачей крутящего момента турбулизатору 3.

Второй участок турбулизатора 3, находящийся в мембранном модуле 2, выполнен в виде конусообразного вала с винтовыми спиралями, вращение которого обеспечивает перенос исходного раствора вдоль мембранного модуля 2. При этом турбулизатор 3 совершает вращательное движение путем принудительного изменения давления исходной жидкости в патрубке для ввода исходной жидкости 5 посредством раскручивания лопастей пропеллера 9.

Третий участок турбулизатора 3, выполненный в виде полого цилиндра, снабженного окнами для удаления концентрата, установлен в подшипнике 17 и закреплен в мембранном модуле 2 с крышкой подшипника 15. Расположенная со стороны отвода концентрата планетарная зубчатая передача состоит из ведущего центрального колеса 18, ведомых водил 13 и трех сателлитов 21, вращающихся вместе с каждым из водил 13 вокруг центральной оси турбулизатора 3. Причем в каждом из водил 13, жестко закрепленных в мембранном модуле 2, установлены подшипники 14. Для защиты планетарной передачи от попадания на ее поверхность фильтрата прошедшего через полупроницаемую мембрану 8, к мембранному модулю жестко закреплен отбойник 20.

Мембранный модуль 2 и корпус 1 герметично соединены между собой при помощи фланца 10, прокладки 7, крышки 12 и фланца 11. На торцевой части корпуса 1 с одной стороны установлен патрубок ввода исходного раствора 5, с другой, во фланце 11, - патрубок вывода фильтрата 19. Между фланцем 10 и подшипником 23 установлена прокладка 16.

Мембранный аппарат работает следующим образом.

Исходный раствор подается через патрубок для ввода исходного раствора 5 в мембранный модуль 2 и под действием потока приводит во вращение пропеллер 9, закрепленный на первом участке турбулизатора 3, а следовательно, и турбулизатор 3. Винтовые спирали на поверхности турбулизатора 3 позволяют увеличить крутящий момент и обеспечить необходимую скорость вращения, что способствует движению исходной жидкости вдоль мембранного модуля 2. Фильтрат, прошедший через полупроницаемую мембрану 8, нанесенную на мембранный модуль 2, поступает в полость, образованную внешней стенкой мембранного модуля 2 и внутренней поверхностью корпуса 1, откуда он отводится через патрубок вывода фильтрата 19.

Раскручивание турбулизатора 3 приводит во вращение каждое из водил 13, закрепленных в мембранном модуле 2, которые вместе с центральным колесом 18 и тремя сателлитами 21 образуют планетарную зубчатую передачу. Она обеспечивает вращение мембранного модуля 2, что создает дополнительные условия для удаления с поверхности полупроницаемой мембраны 9 предыдущего слоя концентрата и восстановления без дополнительных затрат селективности и проницаемости полупроницаемой мембраны 8. Витки вращающегося турбулизатора 3 удаляют концентрат через полую часть турбулизатора 3 и позволяют в значительной степени обеспечить отрыв молекул фильтрата от поверхности фильтрации.

Таким образом предложенный вертикальный мембранный аппарат имеет следующие преимущества:

- сохраняет заданную производительность более продолжительное время;

- обладает простотой обслуживания;

- создает благоприятные условия для снижения поляризационной концентрации за счет вращения мембранного модуля, при котором достигается максимально возможный отрыв молекул фильтрата от поверхности фильтрации;

- снижает давление жидкости на входе в аппарат, а следовательно, и энергозатраты на прокачку жидкости через аппарат на 5-10%;

- сохраняет мембрану от механического повреждения по причине отсутствия непосредственного контакта турбулизатора с ее поверхностью;

- обеспечивает многозадачный режим работы мембранного аппарата для разделения, концентрирования и опреснения различных растворов методами обратного осмоса и ультрафильтрации.

Вертикальный мембранный аппарат, включающий корпус, выполненный из непроницаемого материала, с фланцами, установленным внутри него мембранным модулем и турбулизатором с вращательным движением, патрубками для ввода исходной жидкости, отвода фильтрата, отличающийся тем, что турбулизатор, соосно расположенный в мембранном модуле конусной формы с нанесенной на его внутреннюю пористую поверхность полупроницаемой мембраной, выполнен в виде конусообразного вала с винтовыми спиралями, установлен 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 турбулизатора, находящийся в мембранном модуле, 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, находящийся со стороны отвода концентрата, 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.



 

Похожие патенты:

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

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

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

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 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, 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.

Наверх