RU2038139C1 - Diaphragm apparatus - Google Patents

Abstract

FIELD: chemical industry. SUBSTANCE: diaphragm apparatus has collector slabs, frame plates and diaphragms, and turbulizing unit constructed as projections arranged perpendicular to the direction of the flow on the surface of the frame plate and on the inner surface of the top plate. A drain arrangement made up as passageways are provided on the other surface of the plates and on inner surface of the bottom slab. EFFECT: improved quality of filtering. 5 dwg

Description

Изобретение относится к разделению смесей с помощью полупроницаемых мембран и может быть использовано, например, в химической, микробиологической, электронной, пищевой и других отраслях промышленности для осуществления ультрафильтрации, обратного осмоса и других мембранных процессов. The invention relates to the separation of mixtures using semipermeable membranes and can be used, for example, in the chemical, microbiological, electronic, food and other industries for ultrafiltration, reverse osmosis and other membrane processes.

Известен мембранный аппарат, содержащий фланцы с штуцерами и отверстиями для ввода исходной смеси и вывода концентрата и пермеата, пакет мембранных элементов, каждый из которых имеет каркасную пластину с углублением на одной плоскости для образования камеры прохода исходного раствора, в которой размещено турбулизирующее устройство с дренажным устройством на другой плоскости, и с отверстиями для подачи исходной смеси и вывода концентрата и пермеата, полупроницаемую мембрану, расположенную на дренажном устройстве, а также контурные и коллекторные герметизирующие прокладки [1]
Недостатками аппарата являются сложность монтажа и неравномерное распределение потока разделяемой смеси по поверхности мембран, а также низкая производительность из-за образования застойных зон в камере прохода исходного раствора.A known membrane apparatus containing flanges with fittings and holes for inputting the initial mixture and withdrawing the concentrate and permeate, a package of membrane elements, each of which has a frame plate with a recess in one plane to form a passage chamber of the initial solution, in which there is a turbulizing device with a drainage device on another plane, and with holes for supplying the initial mixture and withdrawing the concentrate and permeate, a semipermeable membrane located on the drainage device, as well as contour and llektornye sealing gasket [1]
The disadvantages of the apparatus are the complexity of installation and the uneven distribution of the flow of the shared mixture over the surface of the membranes, as well as low productivity due to the formation of stagnant zones in the passage chamber of the initial solution.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является аппарат [2] содержащий верхнюю и нижнюю коллекторные плиты с штуцерами и отверстиями для ввода исходной смеси и вывода концентрата и пермеата, пакет мембранных элементов, каждый из которых имеет каркасную пластину с отверстиями для ввода исходной смеси и вывода концентрата и пермеата, с размещенными на одной поверхности турбулизирующим устройством, а на другой дренажным устройством в виде каналов, полупроницаемую мембрану, расположенную на дренажном устройстве, и герметизирующие прокладки и прокладки вокруг отверстий вывода пермеата и подачи исходной смеси. Closest to the invention in technical essence is an apparatus [2] containing an upper and lower manifold plate with fittings and holes for introducing the initial mixture and withdrawing the concentrate and permeate, a package of membrane elements, each of which has a frame plate with holes for introducing the initial mixture and output concentrate and permeate, with a turbulizing device placed on one surface and channels in the form of channels on the other, a semipermeable membrane located on the drainage device, and sealing ruyuschie pads and output pads around the permeate openings and feeding the base mixture.

Недостатком этого аппарата является низкий ресурс работы, обусловленный высокой концентрационной поляризацией из-за ламинарного потока исходной смеси над мембраной в продольных каналах турбулизирующего устройства, выключения из работы крайних мембран из-за отсутствия организации потока между коллекторными плитами и прилегающими к ним мембранами и, следовательно, наличием застойных зон между ними, а также из-за затекания в канавки герметизирующих прокладок, устанавливаемых в пазах вокруг отверстий ввода исходного раствора, выхода пермеата и концентрата, ведущего к полному его перекрытию и, следовательно, выводу мембран из работы. The disadvantage of this apparatus is its low operating life, due to the high concentration polarization due to the laminar flow of the initial mixture over the membrane in the longitudinal channels of the turbulizing device, shutdown of the extreme membranes due to the lack of flow organization between the collector plates and the adjacent membranes and, therefore, the presence of stagnant zones between them, as well as due to leakage into the grooves of the sealing gaskets installed in the grooves around the inlet holes of the initial solution, rmeate and concentrate, leading to its complete overlap and, therefore, the withdrawal of membranes from work.

Цель изобретения увеличение ресурса работы мембранного аппарата и повышение эффективности разделения смеси путем увеличения скорости и турбулентности потока жидкости между коллекторными плитами и прилегающими к ним мембранами и устранения застойных зон. The purpose of the invention is to increase the service life of the membrane apparatus and increase the efficiency of separation of the mixture by increasing the speed and turbulence of the fluid flow between the collector plates and the adjacent membranes and eliminating stagnant zones.

Для этого в мембранном аппарате, содержащем верхнюю и нижнюю коллекторные плиты с штуцерами и отверстиями для ввода исходной смеси и вывода концентрата и пермеата, пакет мембранных элементов, каждый из которых имеет каркасную пластину с отверстиями для ввода исходной смеси и вывода концентрата и пермеата, с размещенными на одной поверхности турбулизирующим устройством, а на другой дренажным устройством в виде каналов, полупроницаемую мембрану, расположенную на дренажном устройстве, контурные герметизирующие прокладки и прокладки вокруг отверстий вывода пермеата и подачи исходной смеси, верхняя плита снабжена размещенным на внутренней поверхности турбулизирующим устройством, нижняя плита выполнена с каналами на внутренней поверхности, соединенными с каналами мембранных элементов, при этом плиты и каркасные пластины выполнены с канавками для герметизирующих прокладок вокруг отверстий и снабжены шайбами, расположенными под прокладками, а турбулизирующее устройство выполнено в виде выступов, размещенных перпендикулярно потоку исходной смеси. To do this, in a membrane apparatus containing upper and lower manifold plates with fittings and holes for inputting the initial mixture and withdrawing the concentrate and permeate, a package of membrane elements, each of which has a frame plate with holes for entering the initial mixture and outputting the concentrate and permeate, with on one surface with a turbulizing device, and on the other with a drainage device in the form of channels, a semipermeable membrane located on the drainage device, contour sealing gaskets and wok gaskets the permeate outlet and feed mixture openings, the upper plate is provided with a turbulizing device located on the inner surface, the lower plate is made with channels on the inner surface connected to the channels of the membrane elements, and the plates and frame plates are made with grooves for sealing gaskets around the holes and provided washers located under the gaskets, and the turbulizing device is made in the form of protrusions placed perpendicular to the flow of the initial mixture.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема мембранного аппарата; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 вид снизу коллекторной плиты; на фиг. 5 вид сверху каркасной пластины. In FIG. 1 is a schematic diagram of a membrane apparatus; in FIG. 2, section AA in FIG. 1; in FIG. 3 section BB in FIG. 1; in FIG. 4 bottom view of the collector plate; in FIG. 5 is a top view of the frame plate.

Мембранный аппарат состоит из пакета мембранных элементов, зафиксированного между двумя несущими фланцами (коллекторными плитами) 1 и 2 при помощи стягивающих шпилек либо другого стягивающего устройства (не показано). В плитах 1 и 2 выполнены коллектор 3 для подачи исходной смеси с входным отверстием 4 и выходными отверстиями 5, коллектор 6 для отвода концентрата с входными отверстиями 7 и 8 и выходным отверстием 9, коллектор 10 для отвода пермеата с входными отверстиями 11 и 12 и выходным отверстием 13, коллектор 14 для отвода пермеата с входными отверстиями 15 17 и входным отверстием 18. The membrane apparatus consists of a package of membrane elements fixed between two supporting flanges (collector plates) 1 and 2 with the help of tightening pins or another tightening device (not shown). In plates 1 and 2, a collector 3 is made for supplying the initial mixture with an inlet 4 and outlet openings 5, a collector 6 for discharge of concentrate with inlet openings 7 and 8 and an outlet 9, a collector 10 for withdrawing permeate with inlet openings 11 and 12 and an outlet hole 13, the collector 14 for removal of permeate with inlets 15 17 and inlet 18.

Пакет мембранных элементов состоит из чередующихся полупроницаемых мембран 19 21 и каркасных пластин 22 и 23. На полупроницаемых мембранах 19 21 соосно с отверстиями в каркасных пластинах 22 и 23 выполнены отверстия 24. На нижней стороне каркасных пластин 22 и 23 размещено турбулизирующее устройство в виде выступов 25, которые могут быть выполнены V-образной, прямоугольной или иной формы. На каркасных пластинах 22 и 23 имеются отверстия 26 для сбора концентрата через канавки 27 и отверстия 28 для входа исходной смеси через канавки 29. Вокруг отверстий 26 и 28 выполнены концентрические канавки 30 с металлическими шайбами (кольцами) 31, предотвращающими затекание герметизирующих прокладок 32 в канавки 27 и 29. Отверстия в коллекторной плите 1, соосные отверстиям 26 и 28 в каркасных пластинах и отверстиям 24 на полупроницаемых мембранах, выполнены глухими для исключения попадания концентрата или исходной смеси в коллекторы 10 и 14 пермеата. Концентрические канавки 30 выполнены с обеих сторон каркасных пластин в шахматном порядке: если с одной стороны имеются каналы, то с другой в этом же месте они отсутствуют. Этим обеспечивается разводка (распределение) потоков. The package of membrane elements consists of alternating semipermeable membranes 19 21 and frame plates 22 and 23. On semipermeable membranes 19 21, holes 24 are made coaxially with holes in frame plates 22 and 23. A turbulence device in the form of protrusions 25 is placed on the underside of frame plates 22 and 23 which can be made V-shaped, rectangular or other shape. On the frame plates 22 and 23 there are openings 26 for collecting concentrate through the grooves 27 and openings 28 for entering the initial mixture through the grooves 29. Around the openings 26 and 28 there are concentric grooves 30 with metal washers (rings) 31 that prevent leakage of the sealing gaskets 32 into the grooves 27 and 29. The holes in the collector plate 1, the coaxial holes 26 and 28 in the frame plates and the holes 24 on the semi-permeable membranes, are blind to prevent the concentrate or the initial mixture from entering the permeate collectors 10 and 14. Concentric grooves 30 are staggered on both sides of the frame plates: if there are channels on one side, then they are absent on the other side. This ensures the wiring (distribution) of flows.

На верхней плоскости каркасных пластин 22 и 23 и нижней корректорной плиты 2 выполнено дренажное устройство в виде каналов 33, имеющих выход через каналы 43 и 35 к отверстиям 36 и 37, концентрические канавки 38, в которых размещены герметизирующие прокладки 39 с металлическими шайбами 40 (кольцами). По периметру каркасных пластин 22 и 23 выполнены канавки 41, в которых размещены герметизирующие прокладки 42, предотвращающие вытекание жидкости из аппарата. On the upper plane of the frame plates 22 and 23 and the lower correction plate 2, a drainage device is made in the form of channels 33 having an outlet through channels 43 and 35 to openings 36 and 37, concentric grooves 38, in which there are sealing gaskets 39 with metal washers 40 (rings ) Along the perimeter of the frame plates 22 and 23, grooves 41 are made in which sealing gaskets 42 are placed to prevent leakage of fluid from the apparatus.

Claims (1)

МЕМБРАННЫЙ АППАРАТ, содержащий верхнюю и нижнюю коллекторные плиты со штуцерами и отверстиями для ввода исходной смеси и вывода концентрата и пермеата, пакет мембранных элементов, каждый из которых имеет каркасную пластину с отверстиями для ввода исходной смеси и вывода концентрата и пермеата, с размещенными на одной поверхности турбулизирующим устройством, а на другой дренажным устройством в виде каналов, и полупроницаемую мембрану, расположенную на дренажном устройстве, контурные герметизирующие прокладки и прокладки вокруг отверстий вывода пермеата и подачи исходной смеси, отличающийся тем, что верхняя плита снабжена размещенным на внутренней поверхности турбулизирующим устройством, нижняя плита выполнена с каналами на внутренней поверхности, соединенными с каналами мембранных элементов, при этом плиты и каркасные пластины выполнены с канавками для герметизирующих прокладок вокруг отверстий и снабжены шайбами, расположенными под прокладками, а турбулизирующее устройство выполнено в виде выступов, размещенных перпендикулярно к потоку исходной смеси. A MEMBRANE APPARATUS containing upper and lower manifold plates with fittings and holes for inputting the initial mixture and withdrawing the concentrate and permeate, a package of membrane elements, each of which has a frame plate with holes for entering the initial mixture and outputting the concentrate and permeate, placed on one surface a turbulizing device, and on another drainage device in the form of channels, and a semipermeable membrane located on the drainage device, contour sealing gaskets and gaskets around the opening output permeate and feed the initial mixture, characterized in that the upper plate is provided with a turbulizing device located on the inner surface, the lower plate is made with channels on the inner surface connected to the channels of the membrane elements, and the plates and frame plates are made with grooves for sealing gaskets around holes and equipped with washers located under the gaskets, and the turbulizing device is made in the form of protrusions placed perpendicular to the flow of the initial mixture.

Images