RU43783U1 - MEMBRANE MACHINE - Google Patents

Abstract

Предложенное техническое решение относится к фильтрованию и очистке жидкостей с использованием полупроницаемых мембран, в частности к аппаратам мембраной технологии, и может быть использовано в различных отраслях промышленности для осуществления процессов ультрафильтрации и микрофильтрации. Мембранный аппарат, содержащит несущие фланцы со штуцерами и отверстиями для ввода исходной смеси и вывода концентрата и фильтрата, пакет мембранных элементов, каждый из которых имеет каркасную пластину с углублениями на одной плоскости для образования прохода исходного раствора и с дренажным устройством на другой плоскости, выполненного в виде сплошных каналов, содержащую отверстия для ввода исходной смеси и вывода концентрата и фильтрата, с выводами к дренажному устройству и углублениям для прохода раствора и полупроницаемую мембрану, расположенную на дренажном устройстве, с отверстиями соосно отверстиям пластины. Согласно предложенному, боковые поверхности смежных каналов дренажного устройства соединяются друг с другом под углом, а выводы отверстий для ввода исходной смеси и вывода концентрата и фильтрата выполнены в виде каналов, расположенных в теле каркасной пластины. Техническим результатом является упрощение конструкции мембранного аппарата при высокой производительности по фильтрату.The proposed solution relates to the filtration and purification of liquids using semi-permeable membranes, in particular to membrane technology devices, and can be used in various industries for ultrafiltration and microfiltration processes. The membrane apparatus contains bearing flanges with fittings and holes for introducing the initial mixture and withdrawing the concentrate and filtrate, a package of membrane elements, each of which has a frame plate with recesses on one plane to form the passage of the initial solution and with a drainage device on the other plane, made in continuous channels containing openings for introducing the initial mixture and withdrawing the concentrate and filtrate, with leads to the drainage device and recesses for the passage of the solution and a semipermeable membrane well, located on the drainage device, with holes aligned with the holes of the plate. According to the proposed, the lateral surfaces of adjacent channels of the drainage device are connected to each other at an angle, and the conclusions of the holes for entering the initial mixture and the output of the concentrate and filtrate are made in the form of channels located in the body of the frame plate. The technical result is to simplify the design of the membrane apparatus with high filtrate performance.

Description

Полезная модель относится к фильтрованию и очистке жидкостей с использованием полупроницаемых мембран, в частности к устройствам мембраной технологии, и может быть использовано в различных отраслях промышленности для осуществления процессов ультрафильтрации и микрофильтрации.The utility model relates to the filtration and purification of liquids using semipermeable membranes, in particular to membrane technology devices, and can be used in various industries for ultrafiltration and microfiltration processes.

Из уровня техники известны мембранные аппараты (или мембранные фильтры), представляющие собой плоскокамерные конструкции с пакетом полупроницаемых мембран. Фильтрационная очистка жидкости в таких устройствах осуществляется в "тангенциальном потоке", когда очищаемая жидкость профильтровывается по одной поверхности мембран, а очищенная жидкость отводится по противоположной стороне.The prior art known membrane devices (or membrane filters), which are flat-chamber structures with a package of semipermeable membranes. Filtration liquid purification in such devices is carried out in a "tangential flow", when the liquid to be purified is filtered on one surface of the membranes, and the purified liquid is discharged on the opposite side.

Например, известна конструкция мембранного аппарата, содержащего последовательно установленные и герметично скрепленные между собой узлы подвода и распыления загрязненной воды и отвода шлама, молекулярно-фильтрующей мембраны, опорно-предохранительной сетки и сбора и отвода фильтрата, образующие подводящую и отводящую камеры. При этом в подводящей камере на стенке узла для подвода и распыления загрязненной воды и отвода шлама выполнен набор вертикальных канавок, верхняя часть которых подсоединена к каналу подвода загрязненной воды, а нижняя часть - к каналу отвода шлама. Свидетельство на полезную модель РФ 22064, класс B 01 D 61/02 от 10.03.2002.For example, there is a known design of a membrane apparatus containing sequentially installed and hermetically fastened together nodes for supplying and spraying contaminated water and drainage of sludge, a molecular-filtering membrane, support and safety mesh, and collecting and discharging the filtrate, which form the inlet and outlet chambers. At the same time, a set of vertical grooves is made in the supply chamber on the wall of the unit for supplying and spraying contaminated water and discharging sludge, the upper part of which is connected to the channel for supplying contaminated water, and the lower part to the channel for discharging sludge. Certificate for a utility model of the Russian Federation 22064, class B 01 D 61/02 of 03/10/2002.

Недостатками известного мембранного аппарата являются сложность конструкции, относительно невысокий ресурс работы, обусловленный снижением производительности по фильтрату из-за низкой скорости тангенциального потока фильтруемой смеси в камере, обусловленной The disadvantages of the known membrane apparatus are the design complexity, relatively low service life, due to a decrease in filtrate performance due to the low velocity of the tangential flow of the filtered mixture in the chamber, due to

наличием сетчатых пластин, которые быстро загрязняются и препятствуют свободному проходу потока.the presence of mesh plates that quickly become dirty and impede the free passage of the stream.

Также известен мембранный аппарат, содержащий несущие стенки со штуцерами и отверстиями для ввода исходной смеси и вывода концентрата и фильтрата, пакет мембранных элементов, каждый из которых имеет каркасную пластину с углублениями на одной плоскости для образования камеры прохода исходного раствора и с дренажным устройством на другой плоскости, выполненного в виде сплошных каналов, содержащую отверстия для ввода исходной смеси и вывода концентрата и фильтрата, с выводами к дренажному устройству и углублениям для прохода раствора, полупроницаемую мембрану, расположенную на дренажном устройстве, с отверстиями соосно отверстиям пластины. При этом на обеих плоскостях каркасных пластин выполнены коллекторные узлы герметизации в виде охватывающих отверстия выступов и контурные узлы герметизации, выполненые в виде выступов и смыкаются с коллекторными узлами в виде перемычек между охватывающими отверстия выступами. Авторское свидетельство №1775145, класс B 01 D 63/16 от 15.11.1992, принятый в качестве наиболее близкого аналога.Also known is a membrane apparatus containing bearing walls with fittings and holes for introducing the initial mixture and withdrawing the concentrate and filtrate, a package of membrane elements, each of which has a frame plate with recesses on one plane to form a passage chamber for the initial solution and with a drainage device on the other plane made in the form of continuous channels, containing holes for inputting the initial mixture and withdrawing the concentrate and filtrate, with leads to the drainage device and recesses for the passage of the solution, a permeable membrane located on the drainage device, with holes aligned with the holes of the plate. Moreover, on both planes of the frame plates, collector sealing nodes are made in the form of protrusions enclosing the holes and sealing contour nodes made in the form of protrusions and are connected to the collector nodes in the form of jumpers between the protruding openings. Copyright certificate No. 1775145, class B 01 D 63/16 of 11/15/1992, adopted as the closest analogue.

Недостатком этого мембранного аппарата является сложность в изготовлении каркасной пластины, что увеличивает себестоимость мембранного аппарата и выполнение сплошных каналов дренажного устройства прямоугольными увеличивает площадь соприкосновения с мембранной платиной, что снижает эффективность использования мембраны и снижает скорость потока фильтруемой смеси.The disadvantage of this membrane apparatus is the difficulty in manufacturing the skeleton plate, which increases the cost of the membrane apparatus and the execution of continuous channels of the drainage device rectangular increases the area of contact with the membrane platinum, which reduces the efficiency of membrane use and reduces the flow rate of the filtered mixture.

Задачей, на решение которой направлена данная полезная модель, является создание мембранного аппарата, не содержащего вышеуказанных недостатков.The task to which this utility model is directed is to create a membrane apparatus that does not contain the above disadvantages.

При решении данной задачи достигается технический результат, заключающийся в упрощении конструкции мембранного аппарата при высокой производительности по фильтрату.When solving this problem, a technical result is achieved, consisting in simplifying the design of the membrane apparatus with high filtrate performance.

Данный технический результат достигается мембранным аппаратом, содержащим несущие стенки с отверстиями для ввода исходной жидкости и вывода концентрата и фильтрата, каркасные пластины с углублениями на одной плоскости для образования прохода исходной жидкости и с дренажным устройством на другой плоскости, выполненным в виде сплошных вертикальных каналов, и с отверстиями для ввода исходной смеси и вывода концентрата и фильтрата, которые сообщаются с дренажным устройством и углублениями для прохода жидкости при помощи дополнительных каналов, и содержащий полупроницаемые мембраны, расположенные на дренажном устройстве каждое, с отверстиями, которые соосны отверстиям пластины. Согласно заявленной полезной модели, боковые поверхности смежных каналов дренажного устройства наклонены друг к другу под углом, а дополнительные каналы отверстий для ввода исходной смеси и вывода концентрата и фильтрата расположены в теле каркасной пластины. Предпочтительно, что бы дно каждого из сплошных каналов дренажного устройства было выполнено скругленным.This technical result is achieved by a membrane apparatus containing bearing walls with holes for introducing the source fluid and withdrawing the concentrate and filtrate, frame plates with recesses on one plane to form the passage of the source fluid and with a drainage device on the other plane, made in the form of continuous vertical channels, and with holes for introducing the initial mixture and withdrawing the concentrate and filtrate, which communicate with the drainage device and recesses for the passage of fluid using additional analyte, and comprising a semipermeable membrane located on the drain each device, with apertures which are coaxial with the holes of the plate. According to the claimed utility model, the lateral surfaces of adjacent channels of the drainage device are inclined to each other at an angle, and additional channels of the holes for introducing the initial mixture and withdrawing the concentrate and filtrate are located in the body of the frame plate. Preferably, the bottom of each of the continuous channels of the drainage device is rounded.

Выполнение смежных боковых поверхностей сплошных каналов дренажного устройства наклонных под углом уменьшает поверхность соприкосновения дренажной пластины и мембраны, что позволяет максимально использовать поверхность мембраны и соответственно увеличивает скорость прохождения разделяемого потока.The execution of adjacent side surfaces of the continuous channels of the drainage device inclined at an angle reduces the contact surface of the drainage plate and the membrane, which allows maximum use of the surface of the membrane and, accordingly, increases the speed of the shared stream.

Кроме того, предлагаемые дренажные устройства имеют практически нулевой коэффициент трения жидкости относительно поверхности каналов, что приводит к повышению тангенциальной скорости и, следовательно, повышает производительность и ресурс работы.In addition, the proposed drainage devices have a practically zero coefficient of friction of the liquid relative to the surface of the channels, which leads to an increase in the tangential velocity and, therefore, increases productivity and service life.

Указанная взаимосвязь отличительных признаков и подобное выполнение устройства в аналогичных технических решениях не обнаружены, что свидетельствует о соответствии предлагаемого технического решения критерию "новизна".The indicated interconnection of distinctive features and a similar embodiment of the device have not been found in similar technical solutions, which indicates that the proposed technical solution meets the criterion of "novelty."

Простота конструкции и технологичность изготовления элементов и устройства, а также очевидная работоспособность предлагаемого фильтра свидетельствуют о соответствии изобретения критерию "промышленно применимо".The simplicity of design and manufacturability of the manufacture of elements and devices, as well as the obvious performance of the proposed filter indicate the compliance of the invention with the criterion of "industrially applicable".

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема мембранного аппарата; на фиг.2 - каркасная платина; на фиг.3 - разрез А-А на фиг.2.The essence of the utility model is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a diagram of a membrane apparatus; figure 2 - frame platinum; figure 3 is a section aa in figure 2.

Мембранный аппарат (фиг.1) состоит из несущих стенок 1 с коллекторами 2 подвода фильтруемой смеси и отвода концентрата и фильтрата, и пакетов мембранных элементов, состоящего из каркасных пластин 3 с углублениями 4 на одной стороне и дренажным устройством 5 на другом и полупроницаемых мембран 6, расположенных на дренажных устройствах 5. Все мембранные элементы могут быть изолированы герметизирующими прокладками (на фиг.не показаны), выполненными в виде рамок или покрытий определенной толщины, нанесенных по периметру на каркасные пластины.The membrane apparatus (Fig. 1) consists of load-bearing walls 1 with collectors 2 for supplying a filtered mixture and for discharge of concentrate and filtrate, and packages of membrane elements consisting of frame plates 3 with recesses 4 on one side and a drainage device 5 on the other and semi-permeable membranes 6 located on the drainage devices 5. All membrane elements can be insulated with sealing gaskets (not shown in Fig.), made in the form of frames or coatings of a certain thickness, applied around the perimeter to the frame plates.

Все мембранные элементы центрируются при помощи штырей (на фиг.не показаны) и стягиваются в пакет мембранных элементов.All membrane elements are centered using pins (not shown in FIG.) And are pulled together into a package of membrane elements.

Передняя несущая стенка 1 и каркасные пластины 3 имеют отверстия 7 (фиг.2) для ввода исходной смеси и 8 вывода концентрата и 9 фильтрата. От отверстий 7 в пластинах выполнены выводы 10 к дренажному устройству 5 и каналы 11, 12 для сообщения с отверстиями для вывода концентрата и фильтрата, выполненные в виде каналов в самой пластине. Каналы 10, 11, 12 могут быть выполнены как открытые - в виде углублений, так и глухие каналы.The front bearing wall 1 and the frame plate 3 have openings 7 (Fig. 2) for introducing the initial mixture and 8 for output of the concentrate and 9 of the filtrate. From the openings 7 in the plates, conclusions 10 are made to the drainage device 5 and channels 11, 12 for communication with openings for the output of concentrate and filtrate, made in the form of channels in the plate itself. Channels 10, 11, 12 can be made as open - in the form of recesses, and blind channels.

Каналы 10, 11 сообщаются с дренажным устройством 5, а каналы 12 с углублениями 4 при помощи общих каналов (на фиг.не показан), проходящих поперечно движению потока.Channels 10, 11 communicate with the drainage device 5, and channels 12 with recesses 4 using common channels (not shown in Fig.), Passing transversely to the flow.

Мембранный аппарат может содержать проницаемый коллектор, расположенный между дренажным устройством и мембраной и The membrane apparatus may comprise a permeable manifold located between the drainage device and the membrane and

выполненный из металлической сетки, проницаемой в продольном и поперечном направлениях. Металлическая сетка одновременно выполняет функции турбулизатора потока.made of metal mesh, permeable in the longitudinal and transverse directions. The metal mesh simultaneously functions as a flow turbulizer.

Дренажный элемент 5 (фиг.3) имеет распределительные сплошные каналы 13, боковые поверхности которых наклонены друг к другу под углом. При этом днища каналов 13, предпочтительно выполнены скругленными, а угол наклона боковых поверхностей выполнен <90°.The drainage element 5 (figure 3) has a continuous distribution channels 13, the side surfaces of which are inclined to each other at an angle. In this case, the bottoms of the channels 13 are preferably made rounded, and the angle of inclination of the side surfaces is made <90 °.

Мембранный фильтр работает следующим образом.Membrane filter works as follows.

Жидкость, предназначенная для фильтрации, насосом подается под давлением во входное отверстие (коллектор 2) передней стенки 1, затем через отверстие 7 для ввода исходной смеси. Через канал 10 смесь попадает на дренажное устройство, где благодаря каналам 13 поток равномерно распределяется по всей поверхности мембраны и частично проходит через нее. Смесь (концентрат), которая не прошла очистку по каналам 13 дренажного устройства попадает через каналы 12 в отверстия отвода концентрата и выводится из аппарата. Жидкость, прошедшая очистку через мембрану проходит по каналу 11 и через отверстие отвода фильтрата выводится из аппарата.The liquid intended for filtration is pumped under pressure into the inlet (manifold 2) of the front wall 1, then through the opening 7 for introducing the initial mixture. Through the channel 10, the mixture enters the drainage device, where, thanks to the channels 13, the flow is evenly distributed over the entire surface of the membrane and partially passes through it. The mixture (concentrate), which did not pass cleaning through the channels 13 of the drainage device, enters through the channels 12 into the holes of the concentrate discharge and is removed from the apparatus. The liquid that has passed through the membrane passes through the channel 11 and is discharged from the apparatus through the filtrate outlet.

Таким образом, предлагаемый мембранный фильтр конструкцией позволяет повысить ресурс работы и производительности.Thus, the proposed membrane filter design allows to increase the service life and productivity.

Claims (2)

1. Мембранный аппарат, содержащий несущие стенки с отверстиями для ввода исходной жидкости и вывода концентрата и фильтрата, каркасные пластины с углублениями на одной плоскости для образования прохода исходной жидкости и дренажным устройством на другой плоскости, выполненным в виде сплошных вертикальных каналов, и с отверстиями для ввода исходной жидкости, вывода концентрата и фильтрата, которые сообщаются с дренажным устройством и углублениями для прохода жидкости при помощи дополнительных каналов, и содержащий полупроницаемые мембраны, расположенные на дренажном устройстве каждое, с отверстиями, которые соосны отверстиям пластины, отличающийся тем, что боковые поверхности смежных каналов дренажного устройства наклонены друг к другу под углом, а дополнительные каналы отверстий для ввода исходной смеси, вывода концентрата и фильтрата расположены в теле каркасной пластины.1. The membrane apparatus containing the bearing walls with holes for inputting the source fluid and the output of the concentrate and filtrate, frame plates with recesses on one plane to form the passage of the source fluid and a drainage device on the other plane, made in the form of continuous vertical channels, and with holes for the input fluid, the output of the concentrate and the filtrate, which communicate with the drainage device and the recesses for the passage of fluid through additional channels, and containing a semi-permeable membrane wounds located on the drainage device each, with holes that are aligned with the holes of the plate, characterized in that the side surfaces of adjacent channels of the drainage device are inclined at an angle to each other, and additional channels of the holes for introducing the initial mixture, withdrawing the concentrate and the filtrate are located in the frame body plates. 2. Мембранный аппарат по п.1, отличающийся тем, что дно каждого из сплошных каналов дренажного устройства выполнено скругленным.2. The membrane apparatus according to claim 1, characterized in that the bottom of each of the continuous channels of the drainage device is rounded.