УЛЬТРАЗВУКОВОЙ МЕМБРАННЫЙ ЭЛЕМЕНТ Российский патент 2009 года по МПК B01D63/16 

Описание патента на изобретение RU2367507C1

Изобретение относится к области разделения суспензий промышленного, сельскохозяйственного и бытового назначения и может быть использовано в различных отраслях промышленности.

Известны фильтровальные мембранные элементы, в которых снижение концентрационной поляризации осуществляется с помощью цилиндрической гильзы с карманами и очистительными подвижными вкладышами [а.с. 1431795, В01D 13/00], турбулизирующей вставки в виде цепи или ленты из гибких элементов, шарнирно закрепленных одним концом на пористом каркасе [а.с. 1502042, В01D 13/00], соединенных между собой при помощи перемычек втулок, имеющих в продольном сечении крыловидный профиль [а.с. 1505563, В01D 13/00], вращающих втулок с лопастями [а.с. 1367995, В01D 13/00], винтовых каналов турбулизатора [а.с. 521902, В01D 13/00 и а.с. 1430054, В01D 13/00], плоских элементов в виде пластин с отверстиями [а.с. 152041, В01D 13/00], очистительного элемента, выполненного в виде двух продольных половинок гиперболоида [а.с. 1465069, В01D 13/00], двух полых штоков, установленных с возможностью возвратно-поступательного движения [а.с. 528011, В01D 13/00].

Недостатком известных фильтровальных мембранных элементов является увеличение уровня концентрационной поляризации как с течением времени, так и по их длине, что ведет к нестабильной работе и соответственно низкой производительности.

Известен мембранный аппарат [а.с. 1775145 СССР, МКП B01D 63/16. Мембранный аппарат / Н.С.Орлов, А.Ш.Шаяхметов, А.Г.Бородкин; Московский химико-технологический институт им.Д.И.Менделеева; заявл. 12.02.1990; опубл. 15.11.1992], содержащий корпус с пучком полых волокон, закрепленных в двух трубных решетках, крышки со штуцерами ввода и вывода растворов, а также излучатель ультразвука, выполненный в виде пластины, имеющей форму трубной решетки и расположенной перпендикулярно каналам полых волокон.

Недостатком известного мембранного аппарата является ограниченная зона действия, т.к. ультразвуковые колебания гасятся на входе в каналы полых волокон, что не обеспечивает равномерного снижения уровня концентрационной поляризации по их длине, что ведет к нестабильной работе и соответственно низкой производительности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является реверсивный мембранный механизм [Патент 2142330 (Российская Федерация), МКИ B01D 63/00, 63/16. Реверсивный мембранный аппарат / С.Т.Антипов, С.В.Шахов, Ю.А.Завьялов, A.Н.Рязанов, А.В.Колтаков, - заявл. 20.07.98, №98114473/12, опубл. в БИ, 1999, №34], содержащий трубчатый пористый каркас с уложенной на его внутренней поверхности на подложке полупроницаемой мембраной, причем внутри каркаса расположен очистительный элемент, установленный с возможностью возвратно-поступательного движения и выполненный из эластичного материала, торцевые части которого повторяют конфигурацию внутренней поверхности штуцеров, при этом средняя часть очистительного элемента имеет углубление, торцевая поверхность которого выполнена в форме усеченного конуса, и в продольном сечении элемент имеет вид зеркально отображенной стрелы, при этом на концах каркаса установлены конусообразные штуцера, соединенные с клапанами и связанные между собой трубой.

Недостатком реверсивного мембранного механизма является малая сила воздействия на примембранный высококонцентрированный слой продукта, а также недостаточная степень турбулизации потока при повышении концентрации сухих веществ в растворе и увеличении его вязкости, что приводит к снижению эффективности разделения жидкости.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности разделения жидкости за счет увеличения силы воздействия на примембранный высококонцентрированный слой продукта, а также степени турбулизации потока при повышении концентрации сухих веществ в растворе и увеличении его вязкости.

Техническая задача изобретения достигается тем, что в ультразвуковом мембранном элементе, содержащем пористый трубчатый каркас с уложенной на его внутренней поверхности на подложке полупроницаемой мембраной, очистительный элемент, установленный внутри каркаса с возможностью совершения возвратно-поступательного движения, новым является то, что очистительный элемент снабжен пьезоэлементом, соединенным с ультразвуковым генератором, для создания возможности совершения возвратно-поступательного движения, при этом в продольном сечении очистительный элемент имеет вид штока с выступами обтекаемой куполообразной или конусообразной формы и шагом, уменьшающимся по ходу движения продукта, причем большее основание выступов направлено в сторону выхода из мембранного элемента.

Технический результат заключается в повышении эффективности разделения жидкости за счет увеличения силы воздействия на примембранный высококонцентрированный слой продукта, а также степени турбулизации потока при повышении концентрации сухих веществ в растворе и увеличении его вязкости.

На чертеже изображен поперечный разрез ультразвукового мембранного элемента.

Ультразвуковой мембранный элемент содержит пористый трубчатый каркас 1, на внутренней поверхности которого расположена подложка 2. На подложке размещена полупроницаемая мембрана 3. Внутри каркаса расположен очистительный элемент 4, установленный в подшипниках скольжения 5, 6 с возможностью совершения возвратно-поступательного движения от пьезоэлемента 7, соединенного с ультразвуковым генератором, при этом в продольном сечении очистительный элемент имеет вид штока с выступами обтекаемой куполообразной или конусообразной формы с шагом, уменьшающимся по ходу движения продукта, причем большее основание выступов направлено в сторону выхода из мембранного элемента.

На концах пористого трубчатого каркаса установлены штуцера 8, 9, которые снабжены крышками 10, 11 и уплотнениями 12, 13, 14, 15, обеспечивающими герметизацию мембранного элемента. Для подачи исходного раствора служит патрубок 16, а концентрат выводится через патрубок 17.

Предложенный ультразвуковой мембранный элемент работает следующим образом.

Исходный раствор, предназначенный для разделения, через патрубок 16 подается в ультразвуковой мембранный элемент под рабочим давлением. При этом очистительный элемент 4, совершая возвратно-поступательные движения, оказывает проталкивающее воздействие на жидкость в сторону ее выхода из элемента, скорость которой по мере обтекания вокруг каждого куполообразного или конусообразного элемента увеличивается за счет уменьшения расстояния между ним и мембраной 3, что приводит к турбулизации пограничного слоя и срыву его в середину потока, что приводит к возникновению в разделяемом растворе кавитации путем образования и схлопывания пузырьков, обеспечивающих дополнительные импульсные воздействия на примембранный слой продукта, способствующие снижению уровня концентрационной поляризации.

Кроме этого, пузырьки, оказывая силовое воздействие за счет энергии их схлопывания на осевшие и прилипшие к поверхности мембраны высокомолекулярные частицы продукта, а также частицы, находящиеся на входе и внутри капилляра, отрывают их от поверхности, после чего частицы уносятся с потоком разделяемой жидкости.

По мере движения раствора в элементе часть его через мембрану 3 проникает в подложку 2, пористый каркас 1 и выводится наружу в виде фильтрата. Вывод концентрата осуществляется через патрубок 17.

Предложенный ультразвуковой мембранный элемент позволяет:

- повысить эффективность разделения жидкости;

- увеличить силу воздействия на примембраниый высококонцентрированный слой продукта;

- увеличить степень турбулизации потока при повышении концентрации сухих веществ в растворе и увеличении его вязкости.

Похожие патенты RU2367507C1

название год авторы номер документа
КАВИТАЦИОННЫЙ МЕМБРАННЫЙ АППАРАТ 2008
  • Кретов Иван Тихонович
  • Шахов Сергей Васильевич
  • Потапов Андрей Иванович
  • Барковский Алексей Владимирович
  • Попов Евгений Сергеевич
  • Попов Дмитрий Сергеевич
RU2372974C1
Кавитационно-озонная мембранная установка 2020
  • Бобков Андрей Андреевич
  • Шахов Сергей Васильевич
  • Панов Сергей Юрьевич
  • Молоканова Лариса Витальевна
  • Куцов Сергей Владимирович
RU2758389C1
РЕВЕРСИВНЫЙ МЕМБРАННЫЙ АППАРАТ 1998
  • Антипов С.Т.
  • Шахов С.В.
  • Завьялов Ю.А.
  • Рязанов А.Н.
  • Колтаков А.В.
RU2142330C1
УСТАНОВКА ДЛЯ МЕМБРАННОГО ФИЛЬТРОВАНИЯ ГАЗОНАСЫЩЕННЫХ ЖИДКИХ ПРОДУКТОВ 2007
  • Шахов Сергей Васильевич
  • Потапов Андрей Иванович
  • Марков Александр Анатольевич
  • Огурцов Алексей Владимирович
  • Колиух Сергей Александрович
RU2329860C1
ТРУБЧАТЫЙ МЕМБРАННЫЙ ЭЛЕМЕНТ 2006
  • Кудрявцев Валентин Александрович
  • Ананьева Пелагея Алексеевна
  • Кувардина Елена Михайловна
  • Шлеенко Алексей Васильевич
  • Завгородняя Елена Анатольевна
RU2327509C1
Мембранный аппарат с турбулизатором двойного действия 2018
  • Ключников Андрей Иванович
  • Шахов Сергей Васильевич
  • Ключникова Дина Васильевна
  • Корышева Надежда Николаевна
  • Самохин Сергей Анатольевич
RU2680459C1
МЕМБРАННЫЙ АППАРАТ 2014
  • Шевцов Александр Анатольевич
  • Ключников Андрей Иванович
  • Дранников Алексей Викторович
  • Муравьев Александр Сергеевич
RU2560417C1
МЕМБРАННЫЙ АППАРАТ С ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ ВЫСОТОЙ КАНАЛОВ 1998
  • Антипов С.Т.
  • Шахов С.В.
  • Рязанов А.Н.
  • Ключников А.И.
  • Бляхман Д.А.
  • Васильченко А.Н.
RU2147459C1
СПОСОБ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2001
  • Шарапов Г.М.
  • Драгунский А.Н.
  • Шаймухаметов Ф.А.
  • Кузиахметов И.Ш.
  • Гельфанд В.Н.
  • Тулушманов В.А.
  • Ишмухаметов М.И.
  • Котельников В.Б.
RU2188700C1
Трубчатый мембранный элемент 1990
  • Хосид Елена Владимировна
  • Алексеев Михаил Иванович
  • Чуркаш Сергей Олегович
SU1745320A1

Иллюстрации к изобретению RU 2 367 507 C1

Реферат патента 2009 года УЛЬТРАЗВУКОВОЙ МЕМБРАННЫЙ ЭЛЕМЕНТ

Изобретение относится к области разделения суспензий промышленного, сельскохозяйственного и бытового назначения и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Ультразвуковой мембранный элемент содержит пористый трубчатый каркас с уложенной на его внутренней поверхности на подложке полупроницаемой мембраной, очистительный элемент. Очистительный элемент снабжен пьезоэлементом, соединенным с ультразвуковым генератором, для создания возможности совершения возвратно-поступательного движения. В продольном сечении очистительный элемент имеет вид штока с выступами обтекаемой куполообразной или конусообразной формы и шагом, уменьшающимся по ходу движения продукта, причем большее основание выступов направлено в сторону выхода из мембранного элемента. Заявленное устройство позволяет повысить эффективность разделения жидкости, увеличить степень турбулизации потока при повышении концентрации сухих веществ в растворе и увеличении его вязкости. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 367 507 C1

Ультразвуковой мембранный элемент, содержащий пористый трубчатый каркас с уложенной на его внутренней поверхности на подложке полупроницаемой мембраной, очистительный элемент, установленный внутри каркаса с возможностью совершения возвратно-поступательного движения, отличающийся тем, что очистительный элемент снабжен пьезоэлементом, соединенным с ультразвуковым генератором, для создания возможности совершения возвратно-поступательного движения, при этом в продольном сечении очистительный элемент имеет вид штока с выступами обтекаемой куполообразной или конусообразной формы и шагом, уменьшающимся по ходу движения продукта, причем большее основание выступов направлено в сторону выхода из мембранного элемента.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2009 года RU2367507C1

РЕВЕРСИВНЫЙ МЕМБРАННЫЙ АППАРАТ 1998
  • Антипов С.Т.
  • Шахов С.В.
  • Завьялов Ю.А.
  • Рязанов А.Н.
  • Колтаков А.В.
RU2142330C1
Трубчатый мембранный элемент 1990
  • Хосид Елена Владимировна
  • Алексеев Михаил Иванович
  • Чуркаш Сергей Олегович
SU1745320A1
RU 2004106068 A, 10.08.2005
US 5628909 A, 13.05.1997
JP 62273008 A, 27.11.1987
Автоматический сцепной прибор для железнодорожных вагонов 1927
  • Лагидзе И.Н.
SU7701A1

RU 2 367 507 C1

Авторы

Кретов Иван Тихонович

Шахов Сергей Васильевич

Потапов Андрей Иванович

Попов Евгений Сергеевич

Попов Дмитрий Сергеевич

Даты

2009-09-20Публикация

2008-03-11Подача