УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФИЛЬТРАЦИИ И РАЗДЕЛЕНИЯ НАХОДЯЩИХСЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ ЖИДКИХ СМЕСЕЙ ПОСРЕДСТВОМ МЕМБРАН Российский патент 2022 года по МПК B01D63/10 B01D35/30 B01D61/02 

Изобретение касается устройства для фильтрации и разделения находящихся под давлением жидких смесей посредством мембран, включающего в себя герметичный (устойчивый против давления) контейнер, в котором герметично устанавливаются мембраны, а также по меньшей мере один впуск для смеси и по меньшей мере один выпуск для отделенного из смеси посредством мембран пермеата и по меньшей мере один выпуск для ретентата.

Устройство такого рода известно (ЕР-А-3 437 724). Вышеупомянутый документ является исключительно как пример для существующего общего уровня техники в области устройств для фильтрации и разделения находящихся под давлением жидких смесей посредством мембран. Эти устройства применяются во всех областях, где жидкие смеси, т.е. состоящие из нескольких компонентов, соответственно, ингредиентов жидкости, а также газообразные смеси должны разделяться по своим компонентам. Устройства такого рода используются, например, в опреснении морской воды, т.е. где необходимо производство питьевой воды из морской воды. Но также устройства такого рода используются для разделения так называемого фильтрат и разделения по его компонентам, причем этот фильтрат выделяется, например, на мусорных свалках и не может прямо выдаваться в окружающую среду, поскольку компоненты фильтрата являются опасными для здоровья или даже токсичными. Наконец, устройства этого рода также используются в промышленности для очищения и для разделения технологической воды, которая возникает в ходе изготовления химических продуктов и также не может прямо вводиться в окружающую среду, соответственно, в коммунальные сточные системы. Почти все жидкие смеси, как они примерно представлены выше, могут разделяться, соответственно, фильтроваться этими основанными на мембранах способами, причем в зависимости от типа подлежащей разделению жидкой смеси находят применение различные методы мембранных разделений, как нанофильтрация, ультрафильтрация и обратный осмос, соответственно, смешанные формы этих методов разделения, в зависимости от подлежащей разделению жидкой смеси и связанному с этим подобранному конфигурированию использованных для этого мембран.

Всем эти методам разделения посредством соответствующего изобретению устройства должно быть свойственно, что транспортировка подлежащей разделению жидкой смеси посредством, соответственно, через мембрану должна осуществляться с очень высокими давлениями, например, в области далеко за 120 бар. Вследствие этого устройство должно быть стабильным при давлении так, что оно постоянно выдерживает эти транспортные давления подлежащей разделению жидкой смеси через устройства, соответственно, через мембраны, поскольку падение давления во время эксплуатации устройства ведет к полному выходу из строя устройства. Это может иметь фатальные последствия у установленных удаленно от быстрых возможностей ремонта, например, на морском оборудовании, или удаленно от доступных мест устройств этого типа, так что особое внимание для гарантии постоянной эксплуатационной безопасности уделяется контейнеру устройства, в котором мембраны, независимо от типа мембран (рулонные мембраны, плоские мембраны), должны устанавливаться герметично в случае вышеупомянутых экстремально высоких давлений смеси, соответственно, подачи.

На этом основании контейнеры до сих пор изготовлены из относительно толстостенной улучшенной стали, удельный вес которой как известно является очень большим, причем стальной материал также гарантирует, что контейнер не может химически разъедаться компонентами смеси и постоянно гарантирует защиту от коррозии. Кроме большого веса использованная до сих пор улучшенная сталь для выполнения контейнера является очень дорогостоящей и в механической обработке также очень дорого обходящейся.

В случае индустриально, соответственно, промышленно сконфигурированных установок с соответствующим изобретению устройством необходимы установки, которые имеют несколько устройств, которые по типу батареи на суднах или разведочных платформах в море из-за материала контейнера, такого как улучшенная сталь, показывают экстремально большие массы, соответственно, экстремально большой вес, не говоря уже о связанной с этим очень высокой стоимостью материала.

Задачей настоящего изобретения является создание устройства, которое при такой же эксплуатационной безопасности как до сих пор может реализовываться с очень незначительной массой, соответственно, весом и значительно более экономично, чем до сих пор, причем эксплуатационная безопасность относительно текущего уровня не испытывает никаких потерь и постоянно гарантирована абсолютная герметичность (непроницаемость) контейнера даже при экстремально высоком эксплуатационном давлении выше 120 бар.

Задача согласно изобретению решается тем, что герметичный контейнер состоит из полимерного материала.

Специалисты в этой области до сих пор на основании теоретических моделей и вычислений полагали, что полимер в общем не может удовлетворять этим очень высоким требованиям к нагрузке давлением и отказывались даже от каких-либо попыток выполнить предельно стабильные по давлению контейнеры для такого рода устройств из искусственно изготовленных материалов.

Но, вместе с тем, выполнение этих контейнеров из полимера имеет очень важное преимущество в том, что полимер в сравнении с использовавшейся до сих пор улучшенной сталью имеет преимущество того, что он намного легче (20-30% веса относительно контейнера из улучшенной стали), и полимер, выбранный подходящим образом, в согласовании с подлежащей разделению жидкой смесью является химически таким же нейтральным, как и улучшенная сталь, а себестоимость и затраты на обработку полимера для образования герметичного контейнера намного меньше, чем при изготовлении герметичного контейнера из улучшенной стали.

Таким образом, согласно изобретению не только расходы на изготовление значительно уменьшается, но и обеспечивается также новая область использования для устройства, поскольку оно может выполняться намного легче, чем до сих пор, из-за чего также очень сильно расширяется применение в морской области.

Эксперименты, а также опытные использования в практическом применении показали, что является исключительно предпочтительным в качестве полимерного материала использовать эпоксидную смолу, которая в отвержденном состоянии может выдерживать экстремально высокие давления, причем эпоксидная смола вследствие своего широкого распространения в уровне техники и при сравнительно небольшом весе может очень экономично предоставляться и, кроме того, может сравнительно просто обрабатываться.

Существует множество эпоксидных смол, которые объединяются понятием эпоксидная смола. Но предпочтительным оказалось из этого множества эпоксидных смол для изобретения использовать полимер арамид [Poly(1,4-Phenylen-terephthalaramid)] (поли(1,4-фенилен-терефталарамид)]). Вес, прочность и экономичная возможность предоставления у этих вариантов с эпоксидной смолой являются особенно предпочтительными, т.е. их вес в сравнении с достигаемой прочностью и легкая обрабатываемость и экономичная возможность предоставления.

Однако, если должны получаться герметичные контейнеры, которые могут выдерживать самые высокие технологические давления для жидкой смеси, у которых также стремятся к малой массе, соответственно, небольшому весу контейнера, то является очень предпочтительным в качестве полимерного материала для выполнения герметичного контейнера выбирать кевлар (международный зарегистрированный товарный знак фирмы Du Pont). Известно, что кевлар имеет более высокую стабильность, чем, например, улучшенная сталь, при очень самое большее 1/5 веса по сравнению с контейнером из улучшенной стали.

Чтобы выполнить герметичный контейнер из полимера, может быть очень предпочтительным выполнять этот полимер армированным волокном, причем эти армирующие волокна предпочтительно состоят из стекловолокон, соответственно, стеклоткани, которая при формировании контейнера интегрируется, но также согласно одному другому предпочтительному выполнению может быть целесообразным, если устанавливаются еще более высокие требования к стабильности полимерного материала, выполнять армирующие волокна из углеродных волокон, причем углеродные волокна также в ходе изготовления контейнера могут закладываться в полимер либо в фирме волокон, либо тканеподобных структур.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления устройства полимерный материал изготовлен из поливинилхлорида PVC. Из множества известных полимеров, как они могут заимствоваться, например, для устойчивых к давлению механических конструктивных элементов, поливинилхлорид может предоставляться сравнительно экономично, а также может сравнительно просто обрабатываться. Выполнение герметичного контейнера упомянутого устройства из поливинилхлорида, выбирается, например, если не должны восприниматься самые высокие технологические давления для жидкой смеси.

Несмотря на то, что герметичный контейнер, в зависимости от применения, может реализовываться из различно выполненных конструктивных структур, контейнер выполняется предпочтительно в виде трубчатого элемента с по существу кругообразным поперечным сечением, что является очень целесообразным в отношении изготовления контейнера, так как контейнер может предварительно выполняться в виде соответствующей изобретению контейнерной трубы и всего лишь отрезаться с соответствующей желаемой длиной.

Согласно еще одному другому предпочтительному выполнению устройства впуск для подлежащей разделению смеси выполнен на имеющем возможность введения в контейнер через первую открытую сторону первом конечном элементе, т.е. впуск как таковой является конструктивно независим от собственно герметичного контейнера, т.е. контейнер для обеспечения впуском не нуждается в механической обработке, поскольку он независимо от контейнера выполнен на первом конечном элементе и этот первый конечный элемент в ходе монтажа или демонтажа может вставляться во внутрь контейнера, соответственно, извлекаться из нутра контейнера.

По этой причине также является предпочтительным, что выпуск для образованного посредством мембранного элемента, соответственно, в мембранном элементе пермеата выполнен на имеющем возможность установки в контейнер через вторую открытую сторону втором конечном элементе, причем здесь также является преимуществом, что для выпуска обработка собственно герметичного контейнера не требуется, т.е. совершенно независимо от контейнера может приводиться во внутрь контейнера через второй конечный элемент, соответственно, извлекаться из него. Наконец, также является предпочтительным, что выпуск для образованного посредством мембранного элемента, покидающего устройство концентрированного ретентата выполнен на имеющем возможность установки в контейнер через вторую открытую сторону втором конечном элементе, причем для этого выхода ретентата второй конечный элемент также образует конструктивное основание, как и для выпуска образованного посредством мембранного элемента пермеата. Таким образом, контейнер как таковой не ослабляется механической обработкой, так что гарантировано, что он постоянно будучи свободным от повреждений является герметичным для процесса разделения для жидкой смеси, соответственно, может удерживаться герметичным.

В случае известных контейнеров из улучшенной стали было гарантировано для целей обеспечения постоянного прижима в аксиальном направлении и вследствие этого радиального прижима взаимодействующего с внутренней стенкой контейнера герметизирующего элемента, т.е. должна была бы выполняться как бы внутренняя резьба с обеих сторон в области отверстия контейнера, т.е. своего рода гайка в каждой внутренней конечной части контейнера. Выполнение внутренней резьбы является очень дорогостоящим и требует очень больших затрат на точность выполнения внутренней резьбы. Это полностью предотвращается согласно изобретению.

Совсем особенно предпочтительным является, что перед первым и вторым конечным элементом в направлении соответствующей открытой стороны располагается соответственно первый и второй прижимной элемент, который соответственно упирается в первый и второй конечный элемент. Эти прижимные элементы гарантируют, что конечные элементы обеспечены требуемой для условия герметичности внутри контейнера в аксиальном направлении и радиальном направлении непроницаемостью упомянутой камеры, в которой расположены мембраны в контейнере. Прижимные элементы имеют лишь задачу создавать, соответственно, обеспечивать подходящее аксиальное, направленное параллельно оси контейнера усилие для того, чтобы уплотнять собственно камеру, в которой мембраны расположены во внутреннем пространстве контейнера, герметично относительно внешнего пространства, соответственно, окружения.

Чтобы обеспечить быстрый монтаж и демонтаж устройства и исключить затратные (трудоемкие) этапы монтажа и демонтажа, является чрезвычайно преимущественным, что этот вводимый и устанавливаемый во внутрь контейнера пакет из мембранных элементов может разъемно позиционироваться у открытых сторон контейнера с помощью соответствующего кольца Зегера (пружинное стопорное кольцо), которое разъемно входит в соответствующую выполненную в окружном направлении внутри контейнера соответствующую окружную канавку. Является преимуществом, что на контейнере не должны предприниматься никакие иные механические мероприятия, чтобы указанный пакет из мембранных элементов надежно поместить во внутрь контейнера, а также иметь возможностью в ходе ремонта или техобслуживания перемещать из контейнера. Необходимы только подходяще выполненные щипцы или устройство для захвата кольца Зегера и для сгибания, чтобы оно вошло в канавку, с помощью чего оно может незначительно сдавливаться.

Чтобы, с одной стороны, иметь возможность компенсировать производственные допуски при выполнении контейнера, а также, чтобы иметь возможность постоянно надежно обеспечивать аксиальное давление на пакет мембранных элементов, согласно еще одному другому предпочтительному выполнению устройства целесообразно между кольцом Зегера на первой открытой стороне контейнера и первым прижимным элементом располагать дискообразный юстировочный фланец, который для соответствующей назначению аксиальной составляющей давления действует на прижимной элемент или через конечный элемент, причем юстировочный фланец имеет множество аксиальных относительно оси контейнера резьбовых отверстий, которые принимают обслуживаемые с первой открытой стороны винты, и причем винты за счет аксиального смещения могут аксиально смещать конечный элемент и, тем самым, прижимной элемент, чтобы удерживать герметичность (непроницаемость) внутренней камеры, в которой расположен пакет из мембран, герметично уплотненный относительно внешнего окружения. Винты служат также для юстировки при монтаже отдельных компонентов устройства, которые соответственно назначению находятся во внутренней камере контейнера.

Пакет из расположенных с обеих сторон прижимных элементов, а также расположенных между ними мембран в случае известных из уровня техники конструкций выполненных с упомянутыми внутренними резьбами на открытых сторонах контейнера гаек, а также прижимных элементов или тому подобного на его выполненной радиально наружной резьбе, которой она входит в зацепление с внутренней резьбой контейнера, должен подтягиваться время от времени в течение эксплуатации подобного рода устройства, чтобы обеспечить постоянную герметичность контейнерной внутренней камеры относительно окружения. Это является чрезвычайно затратным, поскольку внутренние резьбы являются противоположно направленными друг другу и последующее затягивание требует очень больших затрат. Посредством соответствующего изобретению юстировочного фланца, который имеет множество аксиальных относительно оси контейнера резьбовых отверстий, простое последующее затягивание в аксиальном направлении прижимных элементов, соответственно, пакета чисто в контейнерной внутренней камере является сильно упрощенным и может выполняться даже точнее, чем у известных из уровня техники конструкций с внутренними резьбами на расположенных с обеих сторон отверстиях контейнера.

Первый и второй выполненный по существу тарельчатый конечный элемент имеет окружающую в его радиальной периферии канавку для приема уплотняющего элемента, причем этот уплотняющий элемент как бы в виде окружной уплотняющей кромки уплотняет внутреннюю камеру контейнера, в которой расположены мембранные элементы, относительно внутренней стенки, т.е. при подходяще образованном аксиальном давлении уплотняющий элемент в канавке деформируется радиально наружу. Предпочтительным образом уплотняющие элементы в поперечном сечении выполнены в виде манжетных уплотнений из эластомерного полимера.

Соответствующее изобретению устройство пригодно для приема любых подходящих и отформованных мембранных элементов, однако является предпочтительным конфигурировать мембраны в контейнере в форме рулонного (намотанного) мембранного блока, который в ходе монтажа, соответственно, демонтажа требуется лишь ввести во внутрь контейнера, соответственно, можно радиально вытянуть из этого нутра в ходе ремонта или техобслуживания.

Однако для определенных случаев использования также предпочтительно могут применяться плоскостные мембраны, причем в этом случае мембраны в контейнере сконфигурированы в форме плоскостного мембранного блока, и причем плоскостные мембраны уложены друг на друга по типу стопки (штабеля). Типичная стопка плоских мембран в соответствующем данному роду устройстве описана в уже упомянутом выше EP-А-3 437 724, где подлежащая разделению жидкая смесь от впуска смеси к выпуску для ретентата направляется меандрообразно через мембранную стопку и при этом протекает каждую мембрану с проведением от одной к другой стороне или при необходимости также в параллельном расположении параллельно в случае определенной конфигурации мембранных элементов.

Сами мембранные элементы согласно одному предпочтительному осуществлению устройства выполнены в виде подушечных мембран, независимо от того, используется ли в контейнере плоскостной мембранный блок или же рулонный мембранный блок, так как даже рулонные мембраны могут также быть выполнены в виде подушечных мембран.

Весь упомянутый блок внутри устройства, которое может вводиться в контейнер, соответственно, извлекаться из него, в своей совокупности может удерживаться вместе под давлением предпочтительно посредством стяжного болта, причем сам мембранный блок также предпочтительно аксиально пересекается стяжным болтом, так что стяжной болт, мембранный блок и конечные элементы, прижимные элементы и юстировочный фланец образуют один блок, который может полностью функционально конфигурироваться за пределами контейнера.

Наконец, стяжной болт может выполняться таким образом, что отделенный мембранами пермеат отводится за счет стяжного болта к выпуску пермеата, что имеет то преимущество, что не требуются никакие другие мероприятия конструктивного типа, чтобы собирать поток пермеата из мембранных элементов и выводить из устройства, что может происходить, например, вследствие того, что стяжной болт имеет распределенные по его периметру аксиальные канавки, по которым поступающий из мембранных элементов пермеат может собираться и выводиться из устройства.

Теперь изобретение будет подробно описано на основании примера осуществления со ссылкой на последующие схематичные чертежи, которые показывают:

фиг. 1 – в разрезе устройство, у которого мембраны расположены в форме рулонного мембранного блока,

фиг. 2 – вид сверху на первую открытую сторону контейнера с установленным кольцом Зегера, а также установленным юстировочным фланцем,

фиг. 3 – вид сверху на другую, вторую открытую сторону контейнера с установленным кольцом Зегера,

фиг. 4 – в разрезе собственно рулонный мембранный блок, как он может позиционироваться в контейнере,

фиг. 5 – вид сверху (торцевая сторона) рулонного мембранного блока с фиг. 4 и

фиг. 6 – в перспективном изображении первый, соответственно, второй конечный элемент.

Прежде всего следует сослаться на фиг. 1, которая представляет устройство 10 в разрезе. Предварительно следует указать, что устройства 10 этого соответствующего родовому понятию типа хорошо известны из уровня техники, т.е. в принципиальном выполнении, так что здесь не нужно останавливаться на специфических особенностях в связи с описанием устройства 10. Эти устройства 10 служат для фильтрации и разделения жидких смесей, причем эти жидкие смеси могут быть жидкостями, а также газообразными смесями. Разделение смеси 11 осуществляется внутри устройства 10 посредством мембран 12, причем эти мембраны 12 само по себе являются хорошо известными из уровня техники полимерными мембранами, которые, например, выполнены для метода нанофильтрации, ультрафильтрации или обратного осмоса.

На фиг. 1 мембраны 12 установлены в контейнере 13, будучи выполненными в форме рулонного мембранного блока 34, как он, например, изображен на фиг. 4 и 5. Но также является возможным конфигурировать устройство 10 таким образом, что там устанавливается плоскостной мембранный блок 35. Плоскостные мембраны 35 уложены друг на друга по типу стопки/штабеля, причем подлежащая разделению жидкая смесь 11 равномерно меандрообразно проводиться по уложенным друг на друга мембранным элементам 12 и в конце стопки в виде ретентата 18, называемого также концентратом, покидает устройство 10.

При использовании рулонного мембранного блока 34 в контейнере 13 подлежащая разделению смесь 11 параллельно перемещается аксиально через совокупность мембранных рулонов без внутреннего изменения направления по всей области рулонной мембраны, причем здесь также ретентат 18 в своей совокупности аксиально покидает рулонный мембранный блок 34 и выводится из устройства 10.

Контейнер 13, в котором рулонный мембранный блок 34, соответственно, плоскостной мембранный блок 35 в ходе монтажа аксиально вводится с первой открытой стороны 130, выполнен герметично таким образом, что может выдерживать, например, внутренние давления во внутренней камере 25 контейнера 13, посредством которых находящаяся под давлением жидкая смесь 11 подается через впуск, давления больше, чем 120 бар. Эти высокие рабочие давления постоянно действуют при соответствующей назначению эксплуатации устройства 10 во внутренней камере 25 контейнера 13, причем поданная жидкая смесь 11 посредством этого давления направляется через мембранные элементы 12. Из контейнера 13 ретентат 18 выводится через выпуск 21.

Контейнер 13 выполняется как трубчатый элемент и имеет по существу кругообразное поперечное сечение, причем кругообразное поперечное сечение обеспечивает хорошую радиальную стабильность контейнера 13.

Несмотря на то, что в принципе все известные мембранные конструкции подходят для использования в соответствующем изобретению устройстве 10, в качестве мембранных элементов 12 используются так называемые подушечные мембраны, т.е. подушечные мембраны как для образования рулонного мембранного блока, так и для образования плоскостного мембранного блока, т.е. отдельных использованных там подушечных мембран. Подушечные мембраны типично имеют отводное отверстие, через которое собранный в подушке, созданный пермеат отводится, что имеет место как для мембраны в виде рулонного мембранного блока, так и для подушечных мембран плоскостного мембранного блок.

У варианта осуществления устройства 10 согласно фиг. 1 пермеат 16 собирается по центру и ведется к выпуску 12 - выпуск пермеата -, причем пермеат 18 затем выводится из устройства 10 для дальнейшего использования.

Специфичным для изображенного устройства 10 является, что впуск для подлежащей разделению смеси 11 выполнен на принимаемом контейнером 13 через первую открытую сторону 130 первом конечном элементе 19, причем выпуск 15 для созданного посредством, соответственно, в мембранных элементах 12 пермеата выполнен на принимаемом в корпус 13 через второе отверстие 131 втором конечном элементе 20. Также выпуск 22 для покидающего мембранные элементы 12 и тем самым устройство 13 ретентата 18 выполнен на принимаемом в корпус 13 через вторую открытую сторону 131 втором конечном элементе 20.

Собственно уплотняющий прижим обоих конечных элементов в аксиальном (осевом) направлении - упомянутая ось 132 является воображаемой осью через контейнер 13, которая образует также ось мембранного блока 34, 35, соответственно, проведенного аксиально через контейнер стяжного болта 37 - образуется посредством первого и второго прижимных элементов 23, 24, причем перед первым и вторым конечным элементом 19, 20 в направлении соответствующих открытых сторон 130, 131 расположены оба прижимных элемента 23, 24 и упираются соответственно в первый и во второй конечный элемент 19, 20.

Фиксация пакета состоящего из мембранных элементов рулонного мембранного блока 34, соответственно, плоскостного мембранного блока 35 во внутрь 25 контейнера, после того как этот пакет - включая соответствующие конечные и прижимные элементы - был введен во внутреннюю камеру 25, а именно через одну или другую открытую сторону 130, 131 контейнера 13, осуществляется посредством соответствующего кольца 26, 27 Зегера, которое выполнено с возможностью разъемной фиксации во внутренней камере 25, а именно входя в соответственно выполненную в окружном направлении внутри 25 контейнера 13 соответствующую окружную канавку 28, 29. Посредством колец 27, 28 Зегера он из прижимных элементов, конечных элементов, а также мембранных блоков, вне зависимости от типа использованного мембранного блока, простым способом надежно фиксируется с возможностью разъема во внутренней камере 25 контейнера 13.

Между кольцом 26 Зегера на первой открытой стороне согласно изображению устройства 10 на фиг. 1 контейнера 13 и первым прижимным элементом 23 расположен выполненный дискообразно юстировочный фланец 30. Юстировочный фланец 30 имеет множество аксиальных относительно оси 132 контейнера 13 резьбовых отверстий 31, в которые входят соответственно подвижные юстировочные винты. Таким образом, за счет приведения в действие юстировочных винтов может вызываться незначительное аксиальное смещение прижимных элементов 23, 24 и, тем самым, первого и второго конечных элементов 19, 20, тогда через центральную аксиальную трубу рулонного мембранного блока 34, а также через аналогично расположенный центральный аксиальный трубчатый элемент в случае использования плоскостного мембранного блока 35 обеспечивается аксиальное усилие на второй конечный элемент 20 и второй прижимной элемент 24 в результате аксиального смещения винтов при их приведении в действие.

Юстировочный элемент 21 подпирается во внутренней первой окружной канавке 28 в корпусе 13. Это есть на фиг. 2 и 3, которые показывают виды на одну первую сторону 130 - фиг. 2 и на другую вторую открытую сторону 131 - фиг. 3, верхнюю, соответственно, нижнюю канавку 28, 29.

Конечные элементы 19, 20, сравни с перспективным изображением согласно фиг. 6, которые выполнены по существу тарельчатыми, имеют окружающую их радиальный периметр канавку 32, причем эта канавка 32 служит для приема соответствующего уплотняющего элемента 33, сравни фиг. 1. Уплотняющие элементы 33 выполнены в виде манжетных уплотнений в поперечном сечении, однако также могут использоваться другие формы поперечного сечения уплотняющих элементов. Пересекающий аксиально и по центру рулонный мембранный блок 34, соответственно, аналогично плоскостной мембранный блок 35 стяжной болт 27 может, хотя здесь и не изображено, иметь аксиально проходящие канавки, посредством которых собранный по центру пермеат 16 направляется и выводится из устройства 10. На изображении рулонного мембранного блока 34 согласно фиг. 4 и 5 сами канавки выполнены в центральной зажимной трубе рулонного мембранного блока 34, что хорошо видно на фиг. 5, так что в этом осуществлении устройства 10 сам стяжной болт 37 может быть выполнен по окружности гладким и без канавок. Поток пермеата 16 на фиг. 1 изображается символически посредством стрелки.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ

10 устройство

11 жидкая смесь (подача)

12 мембрана/мембранный элемент

13 контейнер

130 первая открытая сторона

130 вторая открытая сторона

132 ось контейнера

14 впуск (впуск для смеси)

15 выпуск (выпуск для пермеата)

16 пермеат

17

18 ретентат (концентрат)

19 первый конечный элемент

20 второй конечный элемент

21 выпуск (выпуск для ретентата)

23 первый прижимной элемент

24 второй прижимной элемент

25 внутренняя камера (контейнер)

26 кольцо Зегера

27 кольцо Зегера

28 внутренняя окружная канавка (первая)

29 внутренняя окружная канавка (вторая)

30 юстировочный фланец

31 резьбовое отверстие

32 канавка

33 уплотняющий элемент

34 рулонный мембранный блок

35 плоскостной мембранный блок

36 мембранная стопка

37 стяжной болт.

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для процессов разделения с помощью полупроницаемых мембран. Устройство (10) для фильтрации и разделения находящихся под давлением жидких смесей (11) посредством мембран (12) включает в себя герметичный контейнер (13), в котором герметично устанавливаются мембраны (12), а также впуск (14) для смеси (11) и выпуск (15) для отделенного из смеси (11) посредством мембран (12) пермеата (16) и выпуск (21) для ретентата (18). Герметичный контейнер (13) состоит из полимерного материала. В контейнер (13) через первую открытую сторону (130) выполнен с возможностью введения первый конечный элемент (19), а через вторую открытую сторону (131) – второй конечный элемент (20). Второй конечный элемент (20) имеет возможность введения и установки во внутрь (25) контейнера (13) пакета из мембран (12) и имеет возможность разъемного позиционирования на упомянутых первой и второй открытых сторонах (130, 131) контейнера (13) с помощью соответствующего кольца Зегера (26, 27), которое разъемно входит в соответственно выполненную в окружном направлении внутри (25) контейнера (13) соответствующую окружную канавку (28, 29). Между кольцом Зегера (26) на первой открытой стороне (130) контейнера (13) и упирающимся в первый конечный элемент (19) и расположенным перед ним в направлении первой открытой стороны (130) первым прижимным элементом (23) расположен дискообразный юстировочный фланец (30). Юстировочный фланец (30) имеет множество аксиальных относительно оси (132) контейнера (13) резьбовых отверстий (31). Техническим результатом является уменьшение массогабаритных показателей с обеспечением высокого уровня безопасности работы установки. 17 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство (10) для фильтрации и разделения находящихся под давлением жидких смесей (11) посредством мембран (12), включающее в себя герметичный контейнер (13), в котором герметично устанавливаются мембраны (12), а также по меньшей мере один впуск (14) для смеси (11) и по меньшей мере один выпуск (15) для отделенного из смеси (11) посредством мембран (12) пермеата (16) и по меньшей мере один выпуск (21) для ретентата (18), причем герметичный контейнер (13) состоит из полимерного материала,

причем в контейнер (13) через первую открытую сторону (130) выполнен с возможностью введения первый конечный элемент (19), а через вторую открытую сторону (131) – второй конечный элемент (20),

причем имеющий возможность введения и установки во внутрь (25) контейнера (13) пакет из мембран (12) имеет возможность разъемного позиционирования на упомянутых первой и второй открытых сторонах (130, 131) контейнера (13) с помощью соответствующего кольца Зегера (26, 27), которое разъемно входит в соответственно выполненную в окружном направлении внутри (25) контейнера (13) соответствующую окружную канавку (28, 29),

причем между кольцом Зегера (26) на первой открытой стороне (130) контейнера (13) и упирающимся в первый конечный элемент (19) и расположенным перед ним в направлении первой открытой стороны (130) первым прижимным элементом (23) расположен дискообразный юстировочный фланец (30),

причем юстировочный фланец (30) имеет множество аксиальных относительно оси (132) контейнера (13) резьбовых отверстий (31).

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что полимер состоит из эпоксидной смолы.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что полимер состоит из арамида [Поли(1,4-Фенилен-терефталамид)].

4. Устройство по одному из пп.1-3, отличающееся тем, что полимер армирован волокном.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что армирующие волокна состоят из стекловолокон.

6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что армирующие волокна состоят из углеродных волокон.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что полимер состоит из поливинилхлорида PVC.

8. Устройство по одному из пп.1-7, отличающееся тем, что контейнер (13) выполнен в виде трубчатого элемента с по существу кругообразным поперечным сечением.

9. Устройство по одному из пп.1-7, отличающееся тем, что впуск (14) для подлежащей разделению смеси (11) выполнен на имеющем возможность установки в контейнере (13) через первую открытую сторону (130) конечном элементе (19).

10. Устройство по одному из пп.1-9, отличающееся тем, что выпуск (15) для образованного посредством, соответственно, в мембранных элементах пермеата (10) выполнен на имеющем возможность установки в корпус (13) через вторую открытую сторону (131) втором конечном элементе (20).

11. Устройство по одному из пп.1-9, отличающееся тем, что выпуск (21) для проходящего через мембранные элементы (12) покидающего устройство (10) концентрированного ретентата (22) выполнен на имеющем возможность установки в контейнер (13) через вторую открытую сторону (131) втором конечном элементе (20).

12. Устройство по одному из пп.9-11, отличающееся тем, что перед вторым конечным элементом (19, 20) в направлении второй открытой стороны (131) расположен второй прижимной элемент (23, 24), который упирается во второй конечный элемент (19, 20).

13. Устройство по одному из пп.1-10, отличающееся тем, что первый и второй выполненный по существу тарельчатым конечный элемент (19, 20) имеет окружающую его радиальную периферию канавку (32) для приема уплотняющего элемента (33).

14. Устройство по одному из пп.1-13, отличающееся тем, что мембраны (12) в контейнере (13) сконфигурированы в форме рулонного мембранного блока (34).

15. Устройство по одному из пп.1-13, отличающееся тем, что мембраны (12) в контейнере (13) сконфигурированы в форме плоскостного мембранного блока (35), причем плоскостные мембраны (35) уложены друг на друга по типу стопки (36).

16. Устройство по одному из пп.1-14, отличающееся тем, что мембранные элементы (12) выполнены в виде подушечных мембран.

17. Устройство по одному из пп.14-16, отличающееся тем, что мембранный блок (34, 35) аксиально пересекается стяжным болтом (37).

18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что по стяжному болту (37) отделенный мембранами (12) пермеат (26) направляется к выпуску (15) пермеата.