НАСАДКА ДЛЯ МАССООБМЕННЫХ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО БИОРЕАКЦИОННЫХ АППАРАТОВ Российский патент 2002 года по МПК B01J19/30 C02F3/10 

Изобретение относится к устройствам для проведения массообменных, биореакционных и фильтрационных процессов и может быть использовано для очистки газов, природных и сточных вод, а также получения биосинтетических продуктов в медицинской, микробиологической, коммунальном хозяйстве и других отраслях промышленности.

Известно использование волокнистых насадок в виде пучков волокон для массообменных, биореакционных процессов [1], в которых волокна выполняются из стекла, капрона или лавсана, а также ионообменных, импрегнированных или модифицированных напылением волокон.

Однако детально закрепление этих волокон в пространстве, в объеме биореакционных аппаратов не отработано, опыта эксплуатации не было, поэтому сделать вывод об их прочности и жесткости, изменении параметров насадки в процессе эксплуатации невозможно.

Наиболее близкой по конструкции, по массообменным и фильтрационным характеристикам является насадка [2], выполненная в виде упорядоченно зафиксированных на каркасе волокнистых цилиндрических элементов бесконечной длины, включающих сердечник, состоящий из скрученных между собой отдельных шнуров, с расходящимися от него в радиальном направлении множеством отрезков волокнистых элементов по винтовым поверхностям и двумя рядами, разделенными в середине центральным шнуром, а середина каждого из отрезков волокон прижата из набора волокон со смачиваемой и несмачиваемой поверхностями на единицу длины элемента и разных диаметров периферийными шнурами к центральному шнуру и с двух сторон от него - к соответствующим волокнам другого ряда, с образованием тройного изгиба середины отрезков волокон между шнурами, волокнистые элементы состоят из набора волокон со смачиваемой и несмачиваемой поверхностями на единицу длины элемента и разных диаметров.

Однако такая насадка в процессе эксплуатации в биореакторных установках растягивается под собственным весом и весом влажной биомассы удерживаемых ею микроорганизмов, а при обрыве сердечника самопроизвольно раскручивается, теряя волокна. Скрученные полимерные волокна имеют ограниченную прочность на растяжение, что не позволяет использовать устройства больших линейных размеров, а также увеличивать диаметр цилиндра насадки более 80 мм.

Цель изобретения - повышение прочности и жесткости, исключение растяжения сердечника насадки в процессе эксплуатации, увеличение диаметра цилиндра элемента насадки.

Достигается поставленная цель выполнением центрального шнура сердечника из некорродирующей металлической проволоки, навивки поверх центрального шнура первого слоя периферийных шнуров из крученых полимерных волокон и второго слоя поверх первого из периферийных шнуров из некорродирующей металлической проволоки с уровнем сопротивления металла деформации 180 МПа [3].

На чертеже показана насадка в виде цилиндра, имеющая сердечник 1, включающий центральный шнур 2, периферийные шнуры 3 из полимерных крученых волокон и периферийные шнуры 4 из некорродирующей металлической проволоки, а также отрезки волокнистых элементов 5 набора волокон различной поверхности и диаметра.

В предлагаемом устройстве насадки выполнение центрального шнура из некорродирующей металлической проволоки обеспечивает незначительное растяжение сердечника насадки при значительных продольных растягивающих усилиях, что очень важно при размещении насадки в сооружениях с большими линейными размерами. Защемление отрезков волокнистых элементов к центральному шнуру сердечника вначале полимерными кручеными периферийными шнурами, а поверх них периферийными шнурами из некорродирующей металлической проволоки обеспечивает прочность защемления, а пластичность проволоки на уровне сопротивления металла деформации не более 180 МПа гарантирует необратимость защемления даже при обрыве сердечника. Кроме того, наличие трех проволок в сердечнике придает ему жесткость, большую прочность на разрыв, позволяет снизить прочность каркаса контейнера, в котором фиксируется насадка для создания объемных элементов в реакционные аппараты.

Создание прочного защемления и жесткость сердечника позволяет значительно, практически в 2 раза, увеличить диаметр цилиндра насадки при использовании волокон диаметром до 10^-3 м, а это уменьшает трудоемкость монтажа насадки внутрь каркасов объемных элементов реакторов.

Источники информации
1. А. св. СССР 1552428 А1, В 01 Д 53/00, 53/18 от 24.06.1988 г. Устройство для проведения массообменных, преимущественно биореакционных процессов. Авторы: Марков И.А., Кожевников И.В., Карпухин В.Ф., Куликов Н.И. и др.

2. Патент Украины 6115, а. с. СССР 1540078 А1, В 01 J 19/30. Насадка для массообменных реакционных аппаратов. Авторы: Куликов Н.И., Потоцкий В.Г.

3. Потапов И.Н., Коликов А.П., Друян В.М. Теория трубного производства. Учебник для ВУЗов. - М.: Металлургия, 1991. - c. 178, табл. 3.2.

Изобретение относится к устройствам для проведения массообменных, биореакционных и фильтрационных процессов и может быть использовано для очистки газов, природных и сточных вод, а также получения биосинтетических продуктов в медицинской, микробиологической, коммунальном хозяйстве и других отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение прочности и жесткости, исключение растяжения сердечника насадки в процессе эксплуатации, увеличение диаметра цилиндра элемента насадки. Поставленная цель достигается тем, что центральный шнур сердечника волокнистых элементов насадки выполнен из некорродирующей металлической проволоки, а по меньшей мере два периферийных шнура сердечника состоят из некорродирующей металлической проволоки, и не менее двух периферийных шнуров выполнены из крученого химволокна. При этом некорродирующая металлическая проволока периферийных и центрального шнуров имеет сопротивление деформации не более 180 МПа, первыми поверх центрального шнура уложены полимерные периферийные шнуры, а сверху на них навиты на центральный шнур некорродирующие металлические периферийные шнуры. Создание прочного защемления и жесткость сердечника позволит значительно, практически в два раза увеличить диаметр цилиндра насадки при использовании волокон диаметром до 10^-3 м, а это уменьшает трудоемкость монтажа насадки внутрь каркасов объемных элементов реакторов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Насадка для массообменных, преимущественно биореакционных аппаратов, выполненная в виде упорядоченно зафиксированных на каркасе цилиндрических волокнистых элементов, включающих сердечник, состоящий из скрученных между собой отдельных шнуров, с расходящимися от него в радиальном направлении множеством отрезков волокнистых элементов по винтовым поверхностям и двумя рядами, разделенными по середине центральным шнуром, а середина каждого из отрезков волокон прижата периферийными шнурами к центральному шнуру и с двух сторон от него - к соответствующим волокнам другого ряда, с образованием тройного изгиба середины отрезков волокон между шнурами, волокнистые элементы состоят из набора волокон со смачиваемой и несмачиваемой поверхностями на единицу длины элемента и разных диаметров, отличающаяся тем, что центральный шнур выполнен из некорродирующей металлической проволоки, а по меньшей мере два периферийных шнура сердечника состоят из некорродирующей металлической проволоки, и не менее двух периферийных шнуров выполнены из крученого химволокна. 2. Насадка по п. 1, отличающаяся тем, что некорродирующая металлическая проволока периферийных и центрального шнуров имеет сопротивление деформации не более 180 МПа, первыми поверх центрального шнура уложены полимерные периферийные шнуры, а сверху них навиты на центральный шнур некорродирующие металлические периферийные шнуры.