Секция баромембранных модулей

 

Изобретение относится к области опреснения и обессоливания природных и сточных вод, в частности к обратноосмотическим и нанофильтрационным установкам. Изобретение позволяет сократить габариты секции, а также материалоемкость и трудоемкость при ее изготовлении за счет того, что в секции баромембранных модулей, состоящей из нескольких трубчатых модулей, оси которых расположены параллельно в одной плоскости, соединение модулей между собой по трактам подвода исходной воды, отвода пермеата и концентрата осуществляется через отверстия в стенках модулей, причем расстояние между осями соединяемых модулей меньше внешнего диаметра корпусов модулей в местах их соединений. При этом отдельные модули или группы модулей могут быть соединены между собой параллельно или последовательно-параллельно. При последовательном соединении модулей по тракту обрабатываемой воды тракт концентрата предыдущих модулей через отверстия в стенках их корпусов соединяется с трактом подачи обрабатываемой воды в последующие модули с одной стороны секции баромембранных модулей, а модули оснащаются стопорами, препятствующими введению баромембранных фильтрующих элементов, выполненных, например, в виде фильтрующих рулонов, в модули против направления потока обрабатываемой воды, и гарантирующими их введение только по направлению потока обрабатываемой воды. Стопор расположен в корпусе у торца модуля со стороны вывода концентрата, установлен в пазу корпуса модуля эксцентрично и выполнен поворачивающимся, причем в свободном состоянии длинное плечо стопора повернуто внутрь модуля поперек внутренней полости корпуса, а короткое плечо выполнено выступающим над внешней стороной корпуса модуля. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области опреснения и обессоливания природных и сточных вод, в частности к обратноосмотическим и нанофильтрационным установкам для получения обессоленной и умягченной воды.

Изобретение наиболее эффективно может быть использовано в энергетике, электронике, сельском и коммунальном хозяйстве, в химической промышленности и других отраслях народного хозяйства.

Известна конструкция секции обратноосмотических модулей фирм Гидронотикс, Осмоникс, Флюид систем корп. и др. (США), Торей (Япония), Дегремон (Франция). Хагер-Эльзессер (ФРГ) и др. с фильтровальными элементами рулонного типа для получения обессоленной воды.

Секция баромембранных модулей состоит из нескольких трубчатых модулей, оси которых параллельно расположены в одной плоскости, при этом модули соединены между собой по трактам подвода исходной воды, отвода пермеата и концентрата, причем эти соединения осуществляются трубопроводами, выведенными через крышки модулей.

Недостатками известной конструкции являются: наличие соединительных трубопроводов, проходящих сквозь крышки модулей, что усложняет сборку и разборку модулей при наладке, ремонте и замене баромембранных фильтрующих элементов, выполненных, например, в виде фильтровальных рулонов, так как кроме разборки самого модуля требуется разборка соединительных трубопроводов; изготовление соединительных трубопроводов трудоемко и материалоемко, что ведет к удорожанию всей баромембранной установки; отсутствие датчика контроля качества воды непосредственно в корпусе модуля, что препятствует осуществлению постоянного контроля за качеством пермеата, или требует размещения специального устройства вне корпусов модулей, что усложняет конструкцию баромембранной установки в целом.

Из известных аналогов секции баромембранных модулей наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является конструкция, входящая в разработанную ВНИИАМ установки УОО-200, 1990.

Эта конструкция принята за прототип. Она, так же как и данное изобретение, основана на использовании конструкции мембранного аппарата по патенту РФ N 20166838, кл. B 01 D 63/06, 1994. Прототип представляет секцию баромембранных обратноосмотических модулей, состоящую из нескольких трубчатых модулей, оси которых расположены параллельно в одной плоскости, при этом модули соединены между собой по трактам подвода исходной воды, отвода пермеата и концентрата из модулей, причем эти соединения выполнены в виде выходящих из корпусов модулей патрубков, присоединенных к соответствующим коллекторам сбора и отвода (распределения и подвода) воды в модули.

Недостатком известной конструкции секции баромембранных модулей является то, что для размещения коллекторов и патрубков, соединяющих внутренние полости модуля с названными коллекторами, требуется определенное пространство, что ведет к увеличению габаритов установки. Кроме того, изготовление коллекторов и патрубков и взаимное их соединение связано с повышением трудоемкости и материалоемкости изделия. Указанные недостатки особенно проявляются, если модули в секции соединяются по тракту обрабатываемой воды последовательно. В этом случае во избежание ошибок при сборке модулей необходимо концентрат из предыдущего модуля коллектором, расположенным вдоль модуля, направлять в коллектор или в патрубок подачи обрабатываемой воды в последующий модуль.

Указанные недостатки устраняются тем, что в секции баромембранных модулей, состоящей из нескольких трубчатых модулей, оси которых расположены параллельно в одной плоскости, соединение модулей между собой по трактам подвода обрабатываемой воды, отвода пермеата и концентрата, осуществляется через отверстия в стенках их корпусов, причем расстояние между осями соединяемых модулей меньше внешнего диаметра корпусов модулей в местах их соединений.

При этом отдельные модули или группы модулей в секции могут быть соединены между собой по тракту обрабатываемой воды параллельно или последовательно-параллельно.

При последовательном соединении модулей или групп модулей по тракту обрабатываемой воды тракт вывода концентрата из предыдущего модуля или предыдущей группы модулей соединен с трактом подачи обрабатываемой воды в последующий модуль или группу модулей, а модули оснащены стопорами.

Стопор расположен в корпусе модуля у его торца со стороны вывода концентрата из модуля и установлен в пазу корпуса модуля на оси эксцентрично и выполнен поворачивающимся, причем в свободном состоянии длинное плечо стопора повернуто внутрь корпуса поперек внутренней полости модуля препятствуя введению баромембранных фильтрующих элементов, выполненных, например, в виде фильтрующих рулонов, против направления потока обрабатываемой воды со стороны вывода концентрата из модуля, а короткое плечо выполнено выступающим над внешней стороной корпуса модуля. Наличие стопора гарантирует введение баромембранных фильтрующих элементов в корпус модуля при его сборке только по направлению подачи потока обрабатываемой воды в модуль или группу модулей.

Сопоставимый анализ с прототипом показывает, что заявляемая секция баромембранных модулей отличается тем, что в ней соединение модулей осуществляется через отверстия в стенках их корпусов, причем расстояние между осями соединяемых модулей меньше внешнего диаметра корпусов в местах их соединений.

Кроме того, отличие заявляемой секции от прототипа заключается в том, что при последовательном соединении модулей по тракту обрабатываемой воды тракт концентрата предыдущих модулей через отверстия в стенках их корпусов соединяется с трактом подачи воды в последующие модули с одной стороны секции баромембранных модулей, а модули оснащаются стопорами, препятствующими введению баромембранных рулонных фильтрующих элементов в модули против направления потока обрабатываемой воды и гарантирующими их введение только по направлению потока обрабатываемого воды. При этом стопор расположен в корпусе модуля у его торца со стороны вывода концентрата из модуля и установлен в пазу корпуса модуля на оси эксцентрично и выполнен поворачивающимся, причем в свободном состоянии длинное плечо стопора повернуто внутрь модуля поперек внутренней полости корпуса модуля, препятствуя введению баромембранных рулонных фильтрующих элементов против направления потока обрабатываемой воды, а короткое плечо выполнено выступающим над внешней стороной корпуса модуля.

Благодаря совокупности отличительных признаков у секции баромембранных модулей по данному изобретению появляются новые свойства, ведущие к достижению положительного эффекта, заключающегося в уменьшении габаритов и сокращении материалоемкости и трубоемкости при изготовлении.

Предполагаемое изобретение показано на чертежах.

На фиг. 1 показан разрез секции баромембранных модулей, соединенных по тракту обрабатываемой воды параллельно. Оси баромембранных модулей 1, в корпусах 2 которых размещены баромембранные рулонные фильтрующие элементы 3, расположены параллельно в одной плоскости. Расстояние между осями модулей L меньше внешнего диаметра D модулей (вид А, фиг. 1). В местах примыкания модулей друг к другу они механически скреплены и герметизированы по месту примыкания. Модули между собой соединены через отверстия 4-7. В соответствии с патентом РФ N 2016638 модули с торцов закрыты крышками 8, образующими камеру пермеата 9, отделенную от канала 10 обрабатываемой воды. Крайние в секции модули имеют в корпусах отверстия 11 для подачи в секцию обрабатываемой воды, 12 для отвода концентрата и 13 для отвода пермеата.

Секция баромембранных модулей, показанная на фиг. 1, работает следующим образом.

Обрабатываемая вода поступает в секцию через отверстие 11. Через отверстия 5 в корпусах 2 модулей она распределяется по всем модулям и под давлением движется вдоль них. При этом часть обрабатываемой воды процеживается через мембраны в баромембранных рулонных фильтрующих элементах 3, находящихся в модулях, и в виде обедненного солями пермеата собирается в камерах 9, откуда через отверстия 4 и 7 отводится из модулей и через отверстие 13 из секции. Другая часть обрабатываемой воды в виде обогащенного солями концентрата отводится из модулей через отверстия 6 и через отверстие 12 из секции.

На фиг. 2 показан разрез секции баромембранных модулей, состоящей из двух модулей 1а и 1б, соединенных параллельно по тракту обрабатываемой воды, и последовательно соединенных с ними и между собой по названному тракту двух модулей 1в и 1г. Такое соединение модулей в секции достигается за счет того, что в модулях 1а и 1б на одном конце (левом на фиг. 2) отсутствуют отверстия 5, а в модулях 1в и 1г на другом конце (правом на фиг. 2) отсутствуют отверстия 6.

Секция баромембранных модулей, показанная на фиг. 2, работает следующим образом.

Обрабатываемая вода поступает в секцию через отверстие 11. Через отверстия 5 в корпусах 2 модулей она распределяется по модулям первой группы, включающей модули 1а и 1б и под давлением движется вдоль них. При этом часть обрабатываемой воды процеживается через мембраны в баромембранных рулонных фильтрующих элементах 3, находящихся в модулях, и в виде обедненного солями пермеата собирается в камерах 9, откуда через отверстия 4 и 7 отводится из модулей и через отверстие 13 из секции. Другая часть обрабатываемой воды отводится из модулей первой группы через отверстия 6 в модули второй группы (на фиг. 2 показана группа, состоящая только из одного модуля 1в). Для модулей этой второй группы вода, концентрированная в модулях первой группы, является исходной. Она под давлением движется через рулонные фильтрующие элементы вдоль модулей второй группы и поступает далее в модули третьей группы (на фиг. 2 показана группа, состоящая только из одного модуля 1г) и т.д. и затем в виде обогащенного солями концентрата отводится из секции через отверстие 12. Пермеат из второй и последующих групп модулей отводится через отверстия 4 и 7 и через 13 из секции.

При параллельно-последовательном соединении модулей обрабатываемая вода в первой группе модулей движется слева направо (фиг. 2), а во второй группе модулей в противоположном направлении. Это обусловливает необходимость устанавливать баромембранные рулонные элементы в модули с разной стороны секции. Во избежание ошибок при монтаже модулей они оснащаются стопорами, препятствующими введение баромембранных рулонных фильтрующих элементов против направления потока обрабатываемой воды и гарантирующими их введение только по направлению потока обрабатываемой воды. На фиг. 3 показана конструкция такого стопора. Он состоит из стопора 14, размещенного в пазу 15 корпуса 2 модуля у торца модуля со стороны вывода концентрата из модуля. Стопор 14 установлен на оси 16 эксцентрично и выполнен поворачивающимся, причем в свободном состоянии длинное плечо стопора повернуто внутрь корпуса поперек внутренней полости модуля, а короткое плечо выполнено выступающим над внешней стороной корпуса модуля.

Стопор, показанный на фиг. 3, работает следующим образом.

При сборке модуля стопор находится в свободном состоянии, повернут длинным плечом внутрь модуля (см. фиг. 3) и препятствует попытке ввести баромембранный рулонный фильтрующий элемент в модуль со стороны вывода концентрата из модуля. При монтаже торцевой крышки в корпус модуля предварительно на корпус модуля надевается монтажное приспособление 17, воздействующее на короткое плечо стопора и поворачивающее стопор в положение, указанное на фиг. 4. При разборке модуля баромембранные рулонные фильтрующие элементы свободно проходят вдоль корпуса модуля по направлению стрелки А, отжимая длинное плечо стопора в паз 15 (фиг. 5).

Преимуществом предлагаемой секции баромембранных модулей перед прототипом является соединение модулей через отверстия в стенках их корпусов, причем расстояние между осями соединяемых модулей меньшей внешнего диаметра корпусов модулей в местах их соединения. Это позволяет отказаться от штуцеров и коллекторов, подводящих и отводящих воду из каждого модуля или группы модулей, что сокращает габариты секции баромембранных модулей, а также материалоемкость и трудоемкость при ее изготовлении.

Формула изобретения

1. Секция баромембранных модулей, состоящая из нескольких трубчатых модулей, оси которых расположены параллельно в одной плоскости, соединенных между собой по трактам подвода обрабатываемой воды, отвода пермеата и концентрата, отличающаяся тем, что соединение модулей осуществляется через отверстия в их стенках, причем расстояние между осями соединенных модулей меньше внешнего диаметра корпусов модулей в местах их соединений.

2. Секция по п. 1, отличающаяся тем, что модули соединены в группы параллельно.

3. Секция по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что группы модулей или отдельные модули соединены между собой последовательно, при этом тракт вывода концентрата из предыдущего модуля или предыдущей группы модулей соединен с трактом подачи обрабатываемой воды в последующий модуль или группу модулей, а модули оснащены стопорами.

4. Секция по пп. 1-3, отличающаяся тем, что стопор расположен в корпусе у торца модуля со стороны вывода концентрата, установлен в пазу корпуса модуля на оси эксцентрично и выполнен поворачивающимся, причем в свободном состоянии длинное плечо стопора повернуто внутрь модуля поперек его внутренней полости, препятствуя введению баромембранных фильтрующих элементов против направления потока обрабатываемой воды со стороны вывода концентрата из модуля и гарантируя их введение только по направлению потока обрабатываемой воды, а короткое плечо выполнено выступающим над внешней стороной корпуса модуля.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5