RU2040318C1 - Filtering device - Google Patents

Abstract

FIELD: filtering. SUBSTANCE: filtering device has cylindric housing with detachable cover and bottom interconnected through a valving unit, collector for collecting water and discharging filtrate constructed as perforated pipe mounted at the axis of the housing, and filtering member arranged around the pipe. The filtering member is made up as stacks of flat filtering baffles arranged between flow dispensing and drain members having the penetrable base and made up as ring disks. Each of the flow dispensing and drain members is provided with sealing spacer made of a polymeric material and rigidly secured to the penetrable base and ring linings. The sealing spacer is arranged over the inner periphery inside the flow dispensing member. Ring spacers are mounted on both sides of the outer periphery of the ring disk while the arranging of them inside the drain member is counter. The height of the sealing spacers are equal to the sum of the heights of two linings and penetrable base. The penetrable base is preferably made of a metallic net. EFFECT: enhanced efficiency. 5 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к технике фильтрования, в частности к фильтровальным устройствам, содержащим плоские микропористые мембранные фильтровальные перегородки, и может быть использовано при стерилизующей фильтрации жидкостей в фармакологической, микробиологической, медицинской, пищевой и других отраслях промышленности. The invention relates to a filtering technique, in particular to filtering devices containing flat microporous membrane filter septa, and can be used in sterilizing filtration of liquids in the pharmacological, microbiological, medical, food and other industries.

Развитие современных и перспективных мембранных технологий производства лекарственных и пищевых продуктов, стерилизация которых осуществляется фильтрованием через микропористые мембраны со стерилизующим размером пор, требует разработки и совершенствования фильтровальных устройств, которые бы сочетали в себе одновременно наибольшую производительность, определяемую наибольшей площадью поверхности мембран, одновременно участвующих в процессе фильтрующей стерилизации, и наименьшим гидравлическим сопротивлением каналов и элементов, составляющих фильтровальное устройство. The development of modern and promising membrane technologies for the production of medicinal and food products, the sterilization of which is carried out by filtration through microporous membranes with a sterilizing pore size, requires the development and improvement of filtering devices that combine at the same time the highest performance determined by the largest surface area of the membranes that are simultaneously involved in the process filter sterilization, and the least hydraulic resistance of the channels and element in constituting the filter device.

Таким образом, общая техническая проблема заключается в разработке и создании такой конструкции устройства, в которой при наименьших габаритных размерах была бы осуществлена максимальная производительность путем увеличения площади поверхности мембран и уменьшения гидравлического сопротивления устройства. Thus, a common technical problem is the development and creation of such a device design in which, at the smallest overall dimensions, maximum productivity would be achieved by increasing the surface area of the membranes and reducing the hydraulic resistance of the device.

Известен мембранный аппарат для разделения смесей, содержащий два фланца со штуцерами ввода исходной смеси и вывода продуктов, пакет мембранных элементов, состоящих из дренажной пластины и двух полупроницаемых мембран, в которых выполнены отверстия для образования коллектора исходной смеси, а также прокладок, каждая из которых выполнена в виде рамки с отверстиями для образования коллектора исходной смеси и с каналами, соединяющими коллекторные отверстия с внутренним пространством рамки, и в котором каждая прокладка выполнена из двух одинаковых складываемых нижней и верхней частей, а каналы в соприкасающихся поверхностях образованы размещенными в них рядами опорных выступов (авт. св. СССР N 1118388, кл. В 01 D 63/08, 1983). Known membrane apparatus for separating mixtures, containing two flanges with fittings for inputting the initial mixture and output of products, a package of membrane elements consisting of a drainage plate and two semipermeable membranes in which holes are made to form the collector of the initial mixture, as well as gaskets, each of which is made in the form of a frame with holes for forming a collector of the initial mixture and with channels connecting the collector holes to the interior of the frame, and in which each gasket is made of two identical folding of the lower and upper parts, and the channels in the contacting surfaces are formed by the rows of support ledges placed in them (ed. St. USSR N 1118388, class B 01 D 63/08, 1983).

Недостатком этого устройства является повышенное гидравлическое сопротивление во входных каналах, что снижает производительность устройства при фильтровании. The disadvantage of this device is the increased hydraulic resistance in the input channels, which reduces the performance of the device when filtering.

Наиболее близким к предлагаемому является фильтр для очистки жидкости, содержащий вертикальный корпус с крышкой и днищем, коллектор для сбора и отвода фильтрата в виде установленной по оси корпуса трубы с отверстиями и размещенный вокруг нее фильтрующий элемент в виде пакета плоских фильтрующих перегородок, расположенных на поддерживающих дисках и цилиндрических колец, с радиальными отверстиями для прохода очищаемой жидкости и фильтрата, и в котором отверстия в цилиндрических кольцах в горизонтальном сечении имеют вид двух сопряженных выпуклыми сторонами сегментов, а радиальные отверстия выполнены в одной плоскости с поддерживающими дисками, при этом отношение радиусов сегментов составляет 2-1 и больший из них обращен навстречу потоку жидкости. Closest to the proposed one is a liquid purification filter containing a vertical housing with a cover and a bottom, a collector for collecting and discharging the filtrate in the form of a pipe with holes installed along the axis of the housing and a filter element placed around it in the form of a packet of flat filter partitions located on supporting disks and cylindrical rings, with radial holes for the passage of the cleaned liquid and the filtrate, and in which the holes in the cylindrical rings in horizontal section have the form of two conjugated x convex sides segments and radial openings are made in one plane with the supporting disks, the ratio of the radii of the segments 2-1 and the larger of them facing toward the flow of liquid.

Недостатками данного устройства являются, во-первых, недостаточная надежность герметизации в местах сочленения колец, обусловленная тем, что для уменьшения гидравлических сопротивлений необходимо уменьшение ширины кольца, вызывающее соответствующее уменьшение надежности герметизации, во-вторых, наибольшая скважность (отношение площади отверстий к боковой площади поверхности входной щели) из условий прочности составляет менее 50% что вызывает повышенное гидравлическое сопротивление на входе радиального потока жидкости и снижает производительность устройства. The disadvantages of this device are, firstly, the lack of reliability of the sealing in the joints of the rings, due to the fact that to reduce hydraulic resistance it is necessary to reduce the width of the ring, causing a corresponding decrease in the reliability of the sealing, and secondly, the largest duty cycle (the ratio of the area of the holes to the lateral surface area entrance slit) of the strength conditions is less than 50%, which causes increased hydraulic resistance at the inlet of the radial fluid flow and reduces device performance.

Таким образом, общим недостатком устройства являются повышенное гидравлическое сопротивление на входе в фильтр, что снижает эффективность устройства. Thus, a common disadvantage of the device is the increased hydraulic resistance at the inlet to the filter, which reduces the efficiency of the device.

Целью изобретения является повышение эффективности и надежности работы устройства. The aim of the invention is to increase the efficiency and reliability of the device.

Цель достигается тем, что согласно изобретению в фильтровальном устройстве каждый потокораспределительный и дренажный элемент содержит герметизирующую кольцевую прокладку из полимерного материала, жестко закрепленную с пористой основой и противоположно размещенные с двух сторон кольцевые накладки, жестко скрепленные с пористой основой, причем в потокораспределительном элементе герметизирующая прокладка размещена по внутреннему периметру кольцевого диска, а в дренажных элементах по его наружному периметру, при этом высота герметизирующих прокладок равна сумме высот двух накладок и пористой основы, которая выполнена в виде металлической сетки тканевого переплетения, а герметизирующая прокладка выполнена из полиэтилена, полипропилена, полиэтилентерефталата, полиамида, фторопласта или каучуксодержащих полимеров, и каждая фильтрующая перегородка в виде трековой мембраны. The objective is achieved in that according to the invention, in the filter device, each flow distribution and drainage element comprises a sealing ring gasket made of a polymeric material, rigidly fixed with a porous base and ring overlays oppositely placed on both sides, rigidly fastened with a porous base, and a sealing gasket is placed in the flow distribution element along the inner perimeter of the annular disk, and in the drainage elements along its outer perimeter, while the height of the seal cushioning pads is equal to the sum of the heights of the two pads and the porous base, which is made in the form of a metal weave fabric, and the sealing gasket is made of polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polyamide, fluoroplastic or rubber-containing polymers, and each filter partition in the form of a track membrane.

Совокупность вышеуказанных отличительных признаков позволяет обеспечить в предлагаемом устройстве открытую входную щель в виде кольца с наибольшим периметром, образованную двумя жесткозакрепленными и попарнорасположенными кольцевыми накладками потокораспределительного элемента. При этом скважность входной щели составляет более 60% и не зависит от толщины накладок, что обуславливает одновременное снижение гидравлического сопротивления на входе радиального потока при соответствующем повышении надежности герметизации в месте сопряжения пористых перегородок и полимерных прокладок, чем обеспечивается повышение эффективности работы устройства. Кроме того, жесткое закрепление полимерных прокладок и кольцевых накладок исключают вероятность смещения указанных элементов при сборке устройства и при его работе, что также увеличивает надежность работы устройства. The combination of the above distinguishing features allows us to provide in the proposed device an open entrance slot in the form of a ring with the largest perimeter formed by two rigidly fixed and pairwise arranged annular overlays of the flow distribution element. At the same time, the duty cycle of the entrance slit is more than 60% and does not depend on the thickness of the pads, which leads to a simultaneous decrease in hydraulic resistance at the inlet of the radial flow with a corresponding increase in the sealing reliability at the interface between the porous partitions and polymer gaskets, which ensures an increase in the efficiency of the device. In addition, the rigid fixing of polymer gaskets and ring overlays excludes the probability of displacement of these elements during assembly of the device and during its operation, which also increases the reliability of the device.

Существенно, что предлагаемая совокупность признаков позволяет уменьшить высоты потокораспределительных и дренажных элементов, что позволяет при аналогичных с прототипом габаритных размерах обеспечить в предлагаемом увеличение количества плоских фильтрующих элементов и произвести соответственное увеличение площади поверхности мембран, одновременно задействованных в процессе стерилизующей фильтрации, чем обуславливается повышение производительности. It is significant that the proposed set of features allows to reduce the heights of the flow-distributing and drainage elements, which allows for an increase in the number of flat filter elements and the corresponding increase in the surface area of the membranes simultaneously involved in the process of sterilizing filtration, which are similar to the prototype overall dimensions, which increases the productivity.

Таким образом очевидно, что предлагаемая конструкция в совокупности новых существенных признаков обеспечивает в устройстве достижение поставленной цели, не ухудшая при этом других технико-экономических показателей. Thus, it is obvious that the proposed design in the aggregate of new essential features ensures the achievement of the set goal in the device without affecting other technical and economic indicators.

На фиг. 1 представлено устройство, разрез; на фиг. 2 существенная часть пакета фильтрующего элемента; на фиг. 3 дренажный элемент; на фиг. 4 потокораспределительный элемент. In FIG. 1 shows a device, a section; in FIG. 2 a substantial portion of the filter element bag; in FIG. 3 drainage element; in FIG. 4 flow distribution element.

Фильтровальное устройство содержит цилиндрический корпус со съемной крышкой 1 и днищем 2, которые соединены между собой при помощи запорного устройства 3. Плоскость сопряжения этих двух деталей корпуса герметизирована прокладкой 4. Внутри корпуса по его оси размещен коллектор для сбора и отвода фильтрата, выполненный в виде перфорированной трубы 5. Вокруг перфорированной трубы 5 размещен фильтрующий элемент в виде пакета 6 плоских фильтрующих перегородок 7, расположенных между потокораспределительными элементами 8 и дренажными элементами 9. Указанные элементы содержат одинаковую пористую основу 10 и выполнены в виде кольцевых дисков. Каждый потокораспределительный элемент 8 содержит герметизирующую прокладку 11 в виде кольца из полимерного материала, которая жестко скреплена с пористой основой 10. The filter device comprises a cylindrical housing with a removable cover 1 and a bottom 2, which are interconnected by means of a locking device 3. The interface plane of these two parts of the housing is sealed by a gasket 4. A collector for collecting and discharging the filtrate is placed along its axis in the form of a perforated pipes 5. Around the perforated pipe 5 there is a filter element in the form of a package of 6 flat filter partitions 7 located between the flow distribution elements 8 and the drainage elements 9. These elements contain the same porous substrate 10 and are formed as annular discs. Each flow distribution element 8 contains a sealing gasket 11 in the form of a ring of polymer material, which is rigidly bonded to the porous base 10.

Герметизирующая прокладка 11 расположена вокруг внутреннего периметра элемента 8, выполненного в виде диска. На противоположной стороне по кольцевому периметру размещены с двух сторон пористой основы 10 кольцевые накладки 12, которые также жестко скреплены с пористой основой 10. A sealing gasket 11 is located around the inner perimeter of the element 8, made in the form of a disk. On the opposite side along the annular perimeter are placed on both sides of the porous base 10 ring pads 12, which are also rigidly bonded to the porous base 10.

Накладки 12 образуют кольцевую входную щель 13 для радиального потока жидкости с наибольшей скважностью потокораспределительного элемента. Каждый дренажный элемент 9 содержит герметизирующую кольцевую прокладку 14 из полимерного материала, жестко соединенную с пористой основой 10 и расположенную по внешнему периметру элемента 9, выполненного в виде диска. По внутреннему периметру противоположно наружному с двух сторон пористой основы 10 размещены кольцевые накладки 15, также жестко скрепленные с пористой основой 10 и образующие кольцевую щель 16 для выхода отфильтрованной и стерильной жидкости. Высота герметизирующих прокладок 11 и 14 равна сумме высот соответствующих двух накладок 12 и 15 и пористой основы 10 для повышения надежности герметизации. The pads 12 form an annular inlet slot 13 for a radial fluid flow with the largest duty cycle of the flow distribution element. Each drainage element 9 contains a sealing ring gasket 14 made of a polymer material, rigidly connected to the porous base 10 and located on the outer perimeter of the element 9, made in the form of a disk. On the inner perimeter opposite to the outer on both sides of the porous base 10 are placed ring pads 15, also rigidly bonded to the porous base 10 and forming an annular gap 16 for the exit of the filtered and sterile liquid. The height of the sealing gaskets 11 and 14 is equal to the sum of the heights of the corresponding two plates 12 and 15 and the porous base 10 to increase the reliability of the seal.

Пористая основа 10 выполняется в виде металлической сетки тканевого переплетения, обеспечивающей равномерное поступление жидкости по всей фильтрующей перегородке и равномерную ее загрузку. Герметизирующие прокладки выполняются из эластичных полимеров, таких как полиэтилен, полипропилен, полиэтилентерефталат, полиамид, фторопласт или каучуксодержащие полимеры, а каждая фильтрующая перегородка выполнена в виде трековой мембраны, обеспечивающей достижение стерилизующего эффекта при фильтровании жидкостей. Пакет фильтрующих перегородок, потокораспределительных и дренажных элементов с герметизирующими прокладками и размещенный между верхней плитой 17 и нижней плитой 18 стягивается уплотнительным устройством 19. Для герметизации уплотнительное устройство содержит эластичную прокладку 20. Для подачи жидкости в устройство днище 2 соединено с патрубком 21. The porous base 10 is made in the form of a metal mesh fabric weave, providing a uniform flow of fluid throughout the filtering partition and its uniform loading. Sealing gaskets are made of elastic polymers, such as polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polyamide, fluoroplastic or rubber-containing polymers, and each filter membrane is made in the form of a track membrane, which ensures the achievement of a sterilizing effect when filtering liquids. The package of filtering partitions, flow distributing and drainage elements with sealing gaskets and placed between the upper plate 17 and the lower plate 18 is pulled together by a sealing device 19. For sealing, the sealing device contains an elastic gasket 20. To supply liquid to the device, the bottom 2 is connected to the pipe 21.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Предназначенная для фильтрующей стерилизации жидкость поступает через патрубок 21 во внутреннюю полость корпуса, образованную крышкой 1 и днищем 2, и далее во входные кольцевые щели 13, образованные накладками 12, размещенными попарно на обеих сторонах пористой основы 10 потокораспределительного элемента 8. Проходя сквозь пористую основу 10 потокораспределительных элементов 8, жидкость распределяется по всей поверхности фильтрующих перегородок 7 и, профильтровываясь через последние, поступает через пористую основу 10 и кольцевую щель 16 дренажных элементов 9 в перфорированный коллектор 5 для отвода фильтрата. Таким образом происходит процесс фильтрации и стерилизации исходной жидкости. The liquid intended for filter sterilization enters through the nozzle 21 into the internal cavity of the housing formed by the lid 1 and the bottom 2, and then into the inlet annular slots 13 formed by the plates 12 placed in pairs on both sides of the porous base 10 of the flow distribution element 8. Passing through the porous base 10 flow-distributing elements 8, the liquid is distributed over the entire surface of the filter partitions 7 and, being filtered through the latter, enters through the porous base 10 and the annular slot 16 of the drain important elements 9 in a perforated collector 5 for drainage of the filtrate. Thus, the process of filtration and sterilization of the starting fluid occurs.

В связи с тем, что входные отверстия выполнены в виде кольцевой щели с максимальной скважностью, гидравлическое сопротивление радиальному потоку жидкости уменьшается и, следовательно, повышается эффективность устройства. Due to the fact that the inlets are made in the form of an annular gap with maximum duty cycle, the hydraulic resistance to the radial fluid flow is reduced and, therefore, the efficiency of the device is increased.

Claims (5)

1. ФИЛЬТРОВАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, включающее цилиндрический корпус со съемной крышкой и днищем, соединенными между собой запорным устройством, коллектор для сбора и отвода фильтрата в виде установленной по оси корпуса перфорированной трубы и размещенный вокруг нее фильтрующий элемент в виде пакета плоских фильтрующих перегородок, расположенных между потокораспределительными и дренажными элементами, содержащими проницаемую основу и выполненными в виде кольцевых дисков, отличающееся тем, что каждый потокораспределительный и дренажный элемент снабжен жестко скрепленными с проницаемой основой герметизирующей прокладкой из полимерного материала и кольцевыми накладками, причем в потокораспределительном элементе герметизирующая прокладка размещена по внутреннему периметру, а кольцевые накладки установлены с двух сторон внешнего периметра кольцевого диска, тогда как в дренажном элементе герметизирующая прокладка размещена по внешнему периметру, а кольцевые накладки с двух сторон внутреннего периметра кольцевого диска. 1. FILTER DEVICE, including a cylindrical body with a removable cover and a bottom, interconnected by a locking device, a collector for collecting and discharging the filtrate in the form of a perforated pipe mounted along the body axis and a filter element placed around it in the form of a packet of flat filter partitions located between the flow distribution and drainage elements containing a permeable base and made in the form of annular disks, characterized in that each flow distribution and drainage the cap is equipped with a sealing gasket made of polymer material rigidly fastened to the permeable base and ring plates, moreover, in the flow distributing element the sealing strip is placed on the inner perimeter, and the ring linings are installed on both sides of the outer perimeter of the annular disk, while in the drainage element the sealing strip is placed on the outer perimeter and ring pads on both sides of the inner perimeter of the annular disk. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что высота герметизирующих прокладок равна сумме высот двух накладок и проницаемой основы. 2. The device according to claim 1, characterized in that the height of the sealing gaskets is equal to the sum of the heights of the two plates and the permeable base. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что проницаемая основа выполнена в виде металлической сетки тканевого переплетения. 3. The device according to claim 1, characterized in that the permeable base is made in the form of a metal mesh fabric weave. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что герметизирующая прокладка выполнена из полиэтилена, полипропилена, полиэтилентерефталата, полиамида, фторопласта или каучуксодержащих полимеров. 4. The device according to claim 1, characterized in that the sealing gasket is made of polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polyamide, fluoroplastic or rubber-containing polymers. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждая фильтрующая перегородка выполнена в виде трековой мембраны. 5. The device according to claim 1, characterized in that each filtering partition is made in the form of a track membrane.

Images