Фильтрационный аппарат

 

Изобретение относится к области фильтрации жидких сред через полупроницаемые мембраны. Фильтрационный аппарат содержит опорные пластины с коллекторами для подачи разделяемой жидкости и отвода фильтрата и концентрата, выполненные в виде рамок каркасные пластины, во внутренних полостях которых размещены дренажные устройства. При этом в рамках выполнены отверстия для подачи разделяемой жидкости и отвода фильтрата и дополнительные отверстия, сообщающие их противоположные стороны, и расположенные с двух сторон рамок канавки, соединяющие отверстия для подачи разделяемой жидкости и отвода фильтрата с дополнительными отверстиями, а последние с внутренней полостью рамок. Дополнительные отверстия расположены между отверстиями для подачи разделяемой жидкости и отвода фильтрата и внутренней кромкой рамки, ограничивающей ее внутреннюю полость. Канавки, соединяющие отверстия для подачи разделяемой смеси и отвода фильтрата с дополнительными отверстиями, расположены с одной стороны рамок, а канавки, соединяющие дополнительные отверстия с внутренней полостью рамок, расположены с другой стороны рамок. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области фильтрования жидких сред на аппаратах проточного типа с мембранными фильтрующими элементами и может быть использовано в различных областях техники, в научных исследованиях и на производстве.

Известны мембранные фильтрационные аппараты пластинчатого типа, содержащие чередующиеся между собой фильтрующие мембраны и элементы конструкции рамки, опорные и разделительные пластины, уплотнения и т.п. В устройстве по а. с. СССР 967509, В 01 D 63/08, 1982, разделительные пластины и фильтрующие элементы снабжены напрессованными на них уплотнениями сложной формы, что осложняет их производство.

В устройстве по а. с. СССР 1775145, В 01 D 63/16, 1992, принятом за прототип, аппарат снабжен опорными пластинами со сложной сетью распределительных каналов на поверхности пластины и с рядом уплотнительных элементов, разделяющих пластины и мембраны. В этой конструкции опорные пластины очень сложны в изготовлении, не гарантируют равномерного распределения жидкости по поверхности пластины, тонкие каналы в пластине могут быть закупорены частицами жидкости, что требует ее предварительной фильтрации.

Настоящее изобретение лишено описанных недостатком и позволяет расширить область применения. Исключены уплотнительные элементы, узкие каналы, различные типы пластин. Аппарат имеет возможность двухсторонней подачи: фильтрация и очистка фильтрующих элементов.

Существенные признаки изобретения: наличие дополнительных сквозных отверстий, соединяющих противоположные стороны пластины, наличие соединительных канавок на обеих сторонах пластин, расположение дополнительных отверстий, расположение канавок относительно отверстий и друг друга и глубина канавок.

Устройство показано на чертеже: фиг. 1 вид спереди на отдельную пластину; на фиг. 2 сечение пакета пластины и мембран по оси подводящих и дренажных каналов; фиг. 3 сечение опорной пластины по оси коллектора.

Устройство состоит из пластин 1, чередующихся с мембранами 2, что образует фильтрующий пакет. Установка может содержать один или несколько пакетов, соединенных между собой последовательно или параллельно. На фиг. 2 показан условно один пакет, состоящий из нескольких пластин и расположенных между ними мембран. Число пластин в пакете и число пакетов в аппарате не ограничено. С обеих сторон набора пластин и мембран имеются опорные пластины 3 с расположенными на них коллекторами 4 для подачи или отвода жидкости через каналы 5 и отверстия в пластинах 6 и 7. Напротив отверстий 6 или 7 расположены дополнительные отверстия 8, сообщенные канавками 9 с отверстиями 6, 7 и внутренней полостью пластины 1 канавками 10. В каждой пластине имеется пористый элемент 12.

Устройство работает следующим образом.

Жидкость на фильтрацию подается в канал 5 коллектора 4, фильтрат отводится через аналогичные каналы и коллектор на противоположной стороне опорной пластины 3. Рассмотрим для определенности путь жидкости в аппарате, считая, что исходная жидкость подается в канал 7, а фильтрат отводится по каналу 6 опорной пластины 3. Исходная жидкость из канала 7 поступает ко всем пластинам пакета, имеющим нечетный порядковый номер, начиная от пластины 3 (см. фиг. 2). Из каналов 7 жидкость по канавкам 9 на верхней стороне пластин 1 поступает в дополнительные отверстия 8 и по канавкам 10 на нижней стороне пластины 1 во внутреннюю полость пластины 1. Далее жидкость распределяется по всей полости пластины по пористому элементу 11 (например, сетка с ячейками). Далее жидкость фильтруется через мембраны 2, и фильтрат оказывается во внутренних полостях пластин 1, соседних с рассматриваемой (на фиг. 2, пластины с четными порядковыми номерами, считая от опорной пластины 3). Через аналогичные канавки 9 и 10, дополнительные отверстия 8 фильтрат собирается в канал 6 и отводится из аппарата через соответствующий канал коллектора 4, противоположный коллектору подачи жидкости. Коллекторы подачи жидкости и отвода фильтрата могут располагаться как на одной и той же опорной пластине 3 (напротив, друг друга), так и на противоположных опорных пластина 3, ограничивающих пакет пластин.

В режиме регенерации мембран жидкость подается в обратном направлении в канал 6, оттуда через канавки 9 и 10, дополнительные отверстия 8 во внутреннюю полость пластин 1. После очистки мембран 2 жидкость собирается во внутренней полости соседних пластин 1, куда подавалась исходная жидкость и через канавки 9, 10, отверстия 8 выводится в канал 7 и соответствующий коллектор 4.

Преимущества предлагаемого устройства: простота конструкции (в аппарате применяются пластины одного типа, отсутствуют уплотнения и др. детали); нет разделительных и уплотнительных прокладок специальной формы, изолирующих один поток от другого; исключена возможность перетока жидкости вдоль поверхности пластины из одного канала в другой, и из канала (подающего или дренажного) во внутреннюю полость пластины по одной стороне пластины; каналы потока жидкости и фильтрата одинаково герметичны, что позволяет осуществлять подачу жидкости в обоих направлениях, т.е. производить регенерацию мембран обратным током жидкости.

Формула изобретения

1. Фильтрационный аппарат, содержащий опорные пластины с коллекторами для подачи разделяемой жидкости и отвода фильтрата и концентрата, каркасные пластины с отверстиями для подачи разделяемой жидкости и отвода фильтрата, дренажные устройства и расположенные между каркасными пластинами полупроницаемые мембраны, отличающийся тем, что каркасные пластины выполнены в виде рамок, во внутренних полостях которых размещены дренажные устройства, при этом в рамках выполнены дополнительные отверстия, сообщающие их противоположные стороны, и расположенные с двух сторон рамок канавки, соединяющие отверстия для подачи разделяемой жидкости и отвода фильтрата с дополнительными отверстиями, а последние с внутренней полостью рамок.

2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что дополнительные отверстия расположены между отверстиями для подачи разделяемой жидкости и отвода фильтрата и внутренней кромкой рамки, ограничивающей ее внутреннюю полость.

3. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что канавки, соединяющие отверстия для подачи разделяемой смеси и отвода фильтрата с дополнительными отверстиями, расположены с одной стороны рамок, а канавки, соединяющие дополнительные отверстия с внутренней полостью рамок, расположены с другой стороны рамок.

4. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что глубина соединительных канавок меньше, чем толщина пластин аппарата.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3