Массообменное устройство Советский патент 1984 года по МПК A61M1/03 B01D31/00 

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что выступы на одной стороне и впадины на другой стороне пластин имеют закругленную форму, при этом соседние пластины установлены так, что вершины закругленных выступов каждой пластины контактируют с вершинами закругленных выступов соседней пластины, а закругленные впадины ее смещены относительно закругленных впа07871

дин соседней пластины на половину -шага.

3. Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем, что выступы и впадины имеют в поперечном сечении треугольную форму и расположены так, что образуемые ими каналы направлены под углом 45 к сторонам пластин, при этом пластины установлены таким образом, что вершины выступов соседних пластин контактируют.

1. МАССООБМЕННОЕ УСТРОЙСТВО, преимущественно для оксигенации крови, содержащее набор размещенных одна под другой и скрепленных по периВх оЗ именно ц ере ды ферии полупроницаемых пластин, имеющих на одной стороне равномерно расположенные по поверхности выступы и впадины с образованием каналов для крови и обменной среды, и коллекторные распределители крови и обменной среды, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности массообмена путем увеличения проницаемости пластин и степени перемешивания крови и обменной среды за счет обеспечения криволинейного движения крови и обменной среды, а также сокращения расхода материала, каждая пластина на другой стороне также имеет выступы и впадины аналогичной формы, образующие дополнительные каналы и расположенные так, что выступы одной стороны находятся напротив впадины другой. сригЛ irxu3 2 - среды

1

Изобретение относится к медицинской технике, а именно, к устройствам для оксигенации крови и может быть использовано при разработке аппаратуры для очистки крови путем дна лиза.

Известно массообменное устройство содержащее набор полупроницаемых пластин, имеющих на одной стороне выступы и впадины, образующие при смыкании с плоской стороной соседней Ш1асти1 ы каналы для соответствующей фазы (крови или кислорода). Расположение каналов на самом массообменном элементе устраняет необходимость в опорных пластинах, что существенно упрощает массообменное устройство, уменьшает его габариты и повышает эффективность массообмена благодаря отсутствию экранирования массообменной поверхности опорньми элементами l .

Однако наличие выступов ведет к уменьшению средней проницаемости рельефной пластины и соответственно к уменьшению эффективности массопередачи по сравнению с плоской пластиной, толщина которой равна толщине рельефа в месте впадины. Поэтому в устройстве выступы выполнены минимальвой высоты,-что, в свою очередь, приводит к увеличению гидравлического сопротивления устройства вследствие малой глубины каналов.

Наиболее близким к.предлагаемому является массообменное устройство, содержащее набор размещенных одна под другой и скрепленных по периферии полупроницаемых пластин, имеющих на одной стороне равномерно расположенные по поверхности выстуьы и впадины с образованием каналов для крови и обменной среды и коллекторные распределители крови и обменной среflbf. Пластины в этом устройстве выполнены из пористого фторопласта, высокая газопроницаемость которого позволяет увеличить толщину пластины и, следовательно, высоту выступов, что, в свою очередь, существенно снижает гидравлическое сопротивление 2.

Однако средняя проницаемость такой рельефной пластины ниже проницаемости плоской пластины с толщиной, равной минимальной толщине рельефной пластины. Наличие рельефа только на одной стороне пластины ведет к повышенному расходу материала пластин по сравнению с двухсторонним рельефом. Кроме того, степень перемешивания крови и обменной среды при движении по прямолинейной траектории недостаточна.

Цель изобретения - повьпиение эф|фективности массообмена путем увеличения проницаемости пластин и степени перемешивания крови и обменной срды за счет обеспечения криволинейног движения крови и обменной среды, а также сокращение расхода материала.

Указанная цель достигается тем, что в массообменном устройстве, содержащем набор размещенных одна под другой и скрепленных по периферии полупроницаемых пластин, имеющих на одной стороне равномерно расположенные по поверхности- выступы и впадины с образованием каналов для крови и обменной среды и коллекторные распределители крови и- обменной ереды, каждая пластина на другой стороне также имеет выступы и впадины аналогичной формы, образующие дополнительные каналы и расположенные так, что выступы одной стороны находятся напротив впадин другой.

Выступы на одной стороне и впадины на другой стороне пластин имеют закругленную форму, при этом соседние пластины установлены так, что вершины закругленных выступов каждой пластины контактируют с вершинами закругленных выступов соседней пластины, а закругленные впадины ее смещены относительно- закругленных впадин соседней пластины на половину шага.

Выступы и впадины имеют в поперечном сечении треугольную форму и расположены так, что образуемые ими каналы направлены под углом 45°к сторонам пластин, при этом пластины установлены таким образом, что вершины выступов соседних пластин контактируют .

На фиг. 1 изображен набор из минимально необходимого для осуществления массообмена количества полупроницаемых пластин, имеющих выступы закругленной формы на одной стороне пластины и впадины закругленной формы на другой стороне; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - набор из минимально необходимого для осуществления массообмена количества полупроницаемых пластин с выступами и впадинами на обеих сторонах, имеющими в поперечном сечении треугольную форму; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - вид А на фиг. 3; на фиг. 6 - набор полупроницаемых пластин, изображенный на фиг. 1, общий вид; на фиг. 7 набор полупроницаемых пластин, изображенный на фиг. 3, общий вид; на фиг. 8 - массообменное устройство с коллекторами диффузорно-конфузорного типа, общий Ьид.

Массообменное устройство содержит набор 1 полупроницаемых пластин 2. Каждая пластина 2 имеет выступы и впадины 3 с двух сторон и с каждой стороны по два участка 4 герметизации, которые располагаются вдоль краев пластины, причем- участки герметизации одной стороны пластины перпендикулярны соответствующим участкам другой.

Каналы для крови набора полупроницаемых пластин (фиг. 1 и 6) образованы при контактировании закругленных выступов 5 соседних пластин 2, а смещенн.1е на половину шага t(фиг.6) закругленных впадин 6 соседних пластин 2 одна относительно другой образует каналы 7 для обменной среды.

Каналы В для крови и обменной среды набора полупроницаемых пластин (фиг. 3 и 7) образованы выступами и впадинами 3, имеющими в поперечном сечении треугольн то форму, и направленыпод углом 45°к сторонам пластин (фиг. 4, 5, 7), причем каналы соседних пластин находятся под углом 90 друг относительно друга (фиг. 7). Сверху и снизу набор полупроницаемых пластин (фиг. 3) закрыт крышками 9 (фиг. 7).

К торцам массообменного устройства герметично присоединены коллекторы 10 и 11 любой известной конструкции, например диффузорно-конфузорного типа, для крови и обменной среды.

Массообменное устройство работает следующим образом.

Кровь и обменная среда подаются из коллекторов в соотоетств пощие каналы. Каналы для крови набора пластин с закругленными выступами и закругленными впадинами имеют переменное сечение, и кровь при движении перемешивается, что улучшает массо5 передачу. Обменная среда движется по криволинейной траектории в канале 7, что также улучшает условия перемешивания. При работе набора пластин с выступами и впадинами треугольной формы кровь и обменная среда движутся по прямолинейным каналам 8 под углом 45 к сторонам гшастин. Дойдя до тупиков, образованных участками герметизации, потоки поворачивают 5 на 90°и по каналам соседней пластины движутся к выходу из набора пластин. Изменение направления движения потока крови или обменной среды на 90 также способствует увеличению интеп50 сивности перемешивания и соответственно эффективности массообмена.

Кровь и обменная среда, двигаясь по каналам соседних пластин во взаим55 но перпендикулярном направлении,

осуществляют процесс массообмена через пористую полупроницаемую пластину. Например, при оксигенации через пластину в кровь проникает кислород.

a из крови выделяется и уносится избытком кислорода углекислый газ,

В предлагаемом массообменном устройстве выполнение выступов и впадин на обеих сторонах полупроницаемой пластины дает возможность уменьшить ее среднюю толщину приблизительно на 25%. Это приводит к соответствующему увеличению проницаемости пластины, что,в свою очередь, повьшает эффективность массопередачи каждой пластины. Повышению эффективности массопередачи способствует также и Вы)(одкроби обтнной среды

.2

повышение степени перемешивания крови и обменной среды, обусловленное их криволинейным движением.

Повышение эффективности массопередачи каждой пластины позволяет при сохранении прежней производительности массообменного устройства уменьшить количество пластин, что наряду с сокращением толщины пластины, приводит к уменьшению расхода материала определяющего в значительной степени стоимость всего устройства.

Вход

8

вьгход среды Выход обменной среды

6-6

8

4

BuffA

90

t t