реверсивный мембранный аппарат

Формула изобретения

Реверсивный мембранный механизм, содержащий трубчатый каркас, внутри которого расположен очистительный элемент, установленный с возможностью возвратно-поступательного движения, отличающийся тем, что трубчатый каркас выполнен пористым и на его внутренней поверхности уложена на подложке полупроницаемая мембрана, при этом на концах каркаса установлены конусообразные штуцера, соединенные с клапанами и связанные между собой трубой, а очистительный элемент выполнен из эластичного материала, торцевые части которого повторяют конфигурацию внутренней поверхности штуцеров, причем средняя часть элемента имеет углубление, торцевая поверхность которого выполнена в форме усеченного конуса, и в продольном сечении элемент имеет вид зеркально отображенной стрелы.

Описание изобретения к патенту

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

Известны мембранные элементы, в которых снижение концентрационной поляризации осуществляется с помощью цилиндрической гильзы с карманами и очистительными подвижными вкладышами (а. с. 1431795 В 01 D 13/00) турбулизирующей вставки в виде цепи или ленты из гибких элементов, шарнирно закрепленных одним концом на пористом каркасе (а.с. 1502042 В 01 D 13/00), соединенных между собой при помощи перемычек втулок, имеющих в продольном сечении крыловидный профиль (а.с. 1505563 В 01 D 13/00), вращающихся втулок с лопастями (а. с. 1367995 В 01 D 13/00), винтовых каналов турбулизатора (а.с. 521902 В 01 D 13/00 и а.с. 1430054 В 01 D 13/00), плоских элементов в виде пластин с отверстиями (а. с. 152041 В 01 D 13/00), очистительного элемента, выполненного в виде двух продольных половинок гиперболоида (а.с. 1465069 В 01 D 13/00).

Недостатком известных способов является неравномерное по длине мембранного элемента снижение уровня концентрационной поляризации, что ведет к нестабильной его работе и, соответственно, низкой производительности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является аппарат для обратного осмоса и ультрафильтрации (а.с. 528101 В 01 D 13/00), который с целью снижения влияния концентрационной поляризации снабжен двумя полыми штоками, установленными с возможностью возвратно-поступательного движения.

Недостатком известного аппарата является принудительное приведение в движение полых штоков, приводящее к нерациональному расходу энергии, затрачиваемой на процесс разделения растворов.

Технической задачей изобретения является снижение энергозатрат, увеличение производительности и надежности работы.

Техническая задача изобретения достигается тем, что в реверсивном мембранном аппарате, содержащем трубчатый каркас, внутри которого расположен очистительный элемент, установленный с возможностью возвратно-поступательного движения, трубчатый каркас выполнен пористым, и на его внутренней поверхности уложена на подложке полупроницаемая мембрана, при этом на концах каркаса установлены конусообразные штуцера, соединенные с клапанами и связанные между собой трубой, причем верхние части клапанов соединены с соответствующими им штуцерами, а очистительный элемент выполнен из эластичного материала, торцевые части которого повторяют конфигурацию внутренней поверхности штуцеров, причем средняя часть элемента имеет углубление и его торцевая поверхность выполнена в форме усеченного конуса.

На основании исследований, проведенных по источникам патентной и научно-технической литературы, можно сделать вывод о том, что совокупность существенных признаков является новой и позволяет снизить энергозатраты, увеличить производительность и надежность работы.

Технических решений, свойства которых совпадали бы со свойствами заявляемого, не обнаружено.

На чертеже изображен поперечный разрез реверсивного мембранного аппарата.

Реверсивный мембранный аппарат содержит пористый трубчатый каркас 1, на внутренней поверхности которого расположена подложка 2. На подложке 2 размещена полупроницаемая мембрана 3. Внутри мембранного модуля расположен очистительный турбулизирующий элемент 4, выполненный из эластичного материала для предотвращения механического повреждения полупроницаемой мембраны. Для обеспечения герметизации и создания необходимого гидродинамического режима работы установки торцевые части элемента повторяют конфигурацию внутренней поверхности штуцеров, а с целью турбулизации примембранного слоя путем срыва его в центральные слои потока средняя часть элемента имеет углубление, торцевая поверхность которого выполнена в форме усеченного конуса, причем в продольном сечении элемент имеет вид зеркально-отображенной стрелы.

На концах пористого трубчатого каркаса 1 установлены штуцера 10 и 9, соединенные с клапанами 7 и 8, которые связаны между собой трубой 11, заполненной жидкостью. Верхние части каждого клапана соединяются с соответствующим штуцером патрубками 5 и 6. Для подачи исходного раствора в мембранный модуль служит труба 12, а концентрат выводится через патрубки 13 и 14.

Мембранный аппарат работает следующим образом.

Исходный раствор по трубе 12 через клапан 7 (или 8) подается в мембранный аппарат 2. При этом клапан 8 находится в нижнем положении, а 7 - в верхнем. Под действием потока жидкости происходит движение турбулизирующего элемента 4, во время которого осуществляется турбулизация пограничного слоя и его срыв в середину потока.

После того, как турбулизирующий элемент 4 достигнет крайнего правого положения, он мгновенно перекрывает штуцер 10 и патрубок 6, при этом скорость потока стремится к нулю, а давление в мембранном аппарате и, соответственно, над клапаном 7 резко возрастает. В результате перепада давлений над клапанами 7 и 8, клапан 7 переходит в крайнее нижнее положение, закрывая штуцер 9 и открывая патрубок 13, а клапан 8 - в крайнее верхнее положение, открывая штуцер 10 и закрывая штуцер 14. В результате перестановки клапанов поток меняет направление на противоположное.

Предлагаемый реверсивный мембранный аппарат по сравнению с прототипом позволяет:

- за счет использования системы трубопроводов и клапанов исключить из конструкции привод очистительного турбулизирующего элемента и обеспечить реверсирование потока раствора;

- в результате применения особой формы очистительного турбулизирующего элемента (в продольном сечении имеющего вид зеркально-отображенной стрелы) позволяет значительно снизить уровень концентрационной поляризации и, тем самым, повысить производительность установки.