Мембранный элемент

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИСТИЧ ЕСКИХРЕСПУБЛИК 1738315 А 1(19) 51)5 В 01 О 63 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР е ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЕТЕЛЬСТ К АВТОРСКОМУ(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт химических реактивов и особо чистых химических веществ(56) Авторское свидетельство СССР М. 1282858, кл. В 01 О 13/00, 1986.(57) Использование; очистка и концентрирование жидкостей методом обратного осмоса, микро- и ультрафильтрации. Сущность изобретения: мембранный элемент содерИзобретение относится к аппаратуре для проведения мембранных процессов микро- и ультрафильтрации, обратного осмоса, касается плоских фильтрующих элементов и может быть использовано в пищевой, медицинской и химической промышленности.Наиболее близким к предлагаемому является мембранный элемент, состоящий из пористой мембраны, дренажной пластины с опорным и рабочим участками, крышки и днища со штуцерами, упрочняющих пластин и крепежных деталей,Недостатки известной конструкции - жесткость дренажной пластины, создающая трудности при затяжке мембранного элемента, уплотнение мембранного элемента жит мембрану, дренажную пластину с опорным и рабочим участками, крышку и днище со штуцерами. Крышка и днище выполнены с коническими боковыми поверхностями, по которым они сопряжены с опорным участком дренажной пластины. Сопрягаемые поверхности дренажной пластины расположены на кольцевых выступах. Между опорным участком и кольцевым выступом дренажной пластины выполнен кольцевой паз, Предпочтительно выполнение сопрягаемых конических поверхностей днища и крышки с соблюдением отношения 02/01= 1,1 - 1,2, где 01 и 02 - средние диаметры сопрягаемых конических поверхностей крышки и днища соответственно, а также выполнение кольцевого выступа дренажной пластины из двух частей, одна из которых сьемная, 3 з.п, ф-лы, 4 ил. осуществляется сменными кольцами, установленными в крышке и днище, и имеет несколько уплотнительных поверхностей. Сл) Такое уплотнение требует повышенной точ- С 0 ности изготовления соединяемых деталей и (Д повышенной материалоемкости за счет увеличения габаритов крышки и днища. уЦель изобретения - повышение герметичности, снижение материалоемкости, повышение надежности работы элемента за счет уменьшения рабочей нагрузки на крепежные детали и повышение работоспособности пористой мембраныПоставленная цель достигается тем, что крышка и днище выполнены с коническими боковыми поверхностями, а дренажная пластина с обеих ее сторон снабжена кольцевы 1738315ми выступами, внутренние боковые поверхности которых выполненыконическими, сопрягаемыми с коническими поверхностямикрышки и днища, при этом между опорнымучастком и кольцевым выступом дренажнойпластины, сопрягаемым с днищем, выполнен кольцевой паз.Сопрягаемые конические поверхностикрышки и днища могут быть расположенына кольцевых выступах.Кроме того, сопрягаемые коническиеповерхности крышки и днища могут бытьвыполнены с соблюдением соотношения02/01 = 1,1 - 1,2, где 01 и 02 - средние диаметры сопрягаемых конических поверхностей крышки и днища соответственно.Кольцевой выступ дренажной пластиныможет быть выполнен из двух частей, однаиз которых расположена на периферии дренажной пластины и выполнена в виде буртика, а вторая выполнена съемной,сопрягаемой с первой по цилиндрическойповерхности, и с крышкой по коническойповерхности, при этом мембрана расположена между дренажной пластиной и съемной частью кольцевого выступа.На фиг,1 изображен мембранный элемент, общий вид; на фиг.2 - то же, сопрягаемые поверхности крышки и днищарасположены на кольцевых выступах; нафиг,3 - то же, сопрягаемые конические повеохности крышки и днища выполнены ссоблюдением соотношения 01/ 02= 1,1: 2;на фиг.4 - то же, кольцевой выступ дренажной пластины выполнен из двух частей,Мембранный элемент состоит из дренажной пластины 1 с кольцевыми 2 и радиальными 3 каналами для отвода фильтрата,пористой мембраны 4,.крышки 5 и днища 6с коническими уплотняющими поверхностями и со штуцерами 7 и 8, уплотняющих пластин 9 и крепежных деталей 10. Дренажнаяпластина имеет опорные и рабочие участки,разделяющиеся между собой внешней окружностью, образованной кольцевыми 2 ирадиальными 3 каналами, Опорные участкиснабжены кольцевыми выступами 11 и 12 сконическими уплотняющими поверхностями, а также кольцевой проточкой 13 и опорным выступом 14,Сопрягаемые конические поверхностикрышки 5 и днища 6 могут быть расположены на кольцевых выступах 15 и 16(фиг.2, 3).Для повышения работоспособности пористой мембраны кольцевой выступ дренажной пластины может состоять из съемнойчасти 17 и буртика 18, расположенного напериферии дренажной пластины (фиг,4).Сборка мембранного элемента осуществляется следующим образом,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Конические поверхности кольцевых выступов 11 и 12 дренажной пластины 1 с уложенной на ее опорном и рабочем участке со стороны крышки пористой мембраной 2 соединяют с коническими уплотняющими поверхностями крышки 5 и днища 6. В этом случае мембрана находится между коническими уплотняющими поверхностями крышки 5 и кольцевого выступа 11 дренажной пластины 1. Затем мембранный элемент стягивается с помощью упрочняющих пластин 9 и крепежных деталей 10,Мембранный элемент (фиг.4) собирается тем же способом, но сначала на дренажную пластину 1 укладывается пористая мембрана 2, внешний диаметр которой равен внутреннему диаметру буртика 18, и на нее устанавливается сьемная часть 17 кольцевого выступа дренажной пластины,Кольцевая проточка 13 служит для придания гибкости дренажной пластине при затяжке крепежных деталей 10, когда днище 6 упирается в опорный выступ 14 дренажной пластины, служащий для придания ей жесткости в рабочем состоянии. Для уменьшения изгиба дренажной пластины при затяжке в первоначальный момент между опорным выступом и днищем должен быть небольшой зазор 0,5 мм, который полностью исключается после затяжки крепежных деталей 10,Мембранный элемент работает следующим образом.Исходная жидкость под давлением поступает в устройство через штуцер 7, распределяется на пористой мембране 4 и фильтруется через нее. Очищенный продукт через кольцевые 2 и радиальные 3 каналы и штуцер 8 выводится из мембранного элемента.При наличии внутреннего давления в устройстве необходимо увеличение первоначальной нагрузки крепежных деталей, обеспечивающих герметичность соединения, на величину, равную осевому усилию, создаваемому давлением уплотняемой среды и стремящемуся разгерметизировать элемент, Это приводит к увеличению размеров и материалоемкости системы крепежных деталей. С целью уменьшения усилия предварительной затяжки крепежных деталей уплотнение мембранного элемента выполнено по коническим уплотняющим поверхностям, благодаря которым происходит увеличение усилия герметизации.Кроме того, выполнение сопрягаемых конических поверхностей крышки и днища на кольцевых выступах (фиг.2 - 4) позволяет использовать радиальную составляющую давления среды для увеличения герметизиру1738315 5 10 15 20 30 02/01 = 1,1:1,2,35 40 45 50 55 ющего усилия на конических уплотняющих поверхностях, что также способствует уменьшению усилия предварительной затяжки и снижению материалоемкости мембранного элемента.В том случае, когда очищенный продукт после мембранного элемента имеет свободное истечение, то давление до пористой мембраны больше давления среды после нее. Исследования показали, что средний диаметр сопрягаемых поверхностей дренажной пластины 1 и крышки 5 О 1 (фиг,3) может быть уменьшен до соотношения О 2/О 1 = 1,1:1,2, где Ог - средний диаметр сопрягаемых поверхностей дренажной пластины и днища 6. Дальнейшее уменьшение среднего диаметра О ведет к сокращению площади рабочего участка дренажной пластины, что снизит производительность мембранного элемента. Такая конструкция повышает надежность работы элемента, так как уменьшает требуемое усилие затяжки крепежных деталей из-за уменьшения среднего диаметра сопрягаемых конических поверхностей 25 дренажной пластины и крышки, на которой ведется расчет герметизирующего усилия.При использовании конструкции(фиг,4) первоначальная форма пористой мембраны при установке сохраняется, что приводит к повышению ее работоспособности. Уплотнение мембранного элемента происходит пО сопрягаемым коническим поверхностям крышки и съемной части кольцевого выступа дренажной пластины, а также по его торцовой поверхности с мембраной и опорной поверхностью дренажной пластины, Кроме того, под действием осевого усилия, создаваемого крепежными деталями и благодаря наличию конических сопрягаемых поверхностей крышки и съемной части кольцевого выступа дренажной пластины происходит уплотнение наружной боковой поверхности последнего с сопрягаемой цилиндрической поверхностью буртика дренажной пластины.При действии давления среды в мембранном элементе радиальная податливость съемной части кольцевого выступа дренажной пластины увеличивает герметизирующее усилие за счет радиальной составляющей давления среды.Формула изобретения 1. Мембранный элемент, содержащий круглые пористую мембрану, дренажную пластину с опорным и рабочим участками, крышку и днище со штуцерами, упрочняющие пластины и крепежные детали, отл ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения герметичности и снижения материалоемкости элемента, крышка и днище выполнены с коническими боковыми поверхностями, а дренажная пластина с обеих ее сторон снабжена кольцевыми выступами, внутренние боковые поверхности которых выполнены коническими, сопрягаемыми с коническими поверхностями крышки и днища, при этом между опорным участком и кольцевым выступом дренажной пластины, сопрягаемым с днищем, выполнен кольцевой паз,2. Элемент по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что крышка и днище выполнены с кольцевыми выступами, обращенными к дренажной пластине, при этом сопрягаемые конические поверхности крышки и днища расположены на кольцевых выступах.3. Элемент по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности работы элемента за счет уменьшения рабочей нагрузки на крепежные детали, сопрягаемые конические поверхности днища и крышки выполнены с соблюдением соот- ношения где 01 и О 2 - средние диаметры сопрягаемых конических поверхностей крышки и днища соответственно,4. Элемент по пп.1-3, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения работоспособности пористой мембраны, кольцевой выступ дренажной пластины выполнен из двух частей, одна из которых расположена на периферии дренажной пластины и выполнена в виде буртика, а вторая выполнена съемной, сопрягаемой с первой по цилиндрической поверхности, а с крышкой - по конической поверхности, при этом мембрана расположена между дренажной пластиной и съемной частью кольцевого выступа./ Составитель Г.БожкоТехред М,Моргентал Заказ 1951 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по изоб 113035, Москва, Ж, РауПодписноетениям и открытиям при ГКНТ ССкая наб., 4/5