Мембранный модуль тангенциального фильтрования
Изобретение относится к устройствам, предназначенным для разделения жидких или газообразных сред с помощью мембранных элементов складчатого типа. Мембранный модуль тангенциального фильтрования содержит верхнюю крышку с патрубками подвода фильтруемой среды и отвода концентрата, нижнюю крышку с патрубком отвода фильтрата, боковые стенки и зигзагообразно сложенную мембрану. Между складками мембраны размещены дренажные и потокораспределительные устройства. Первая и последняя складки мембраны герметично соединены с внутренними поверхностями боковых стенок. Торцы мембраны совместно с торцами верхней, нижней крышек и боковых стенок помещены в слой герметика. Пространство между верхней крышкой, потокораспределительными устройствами, боковыми стенками и вершинами складок мембраны в промежутке между входным и выходным патрубками верхней крышки загерметизировано. Изобретение позволяет повысить качество фильтрации. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к устройствам, предназначенным для разделения жидких или газообразных сред (например, для очистки воды, воздуха, разделения крови при плазмаферезе и др.) с помощью мембранных элементов складчатого типа.
Известен мембранный модуль тангенциального фильтрования, содержащий верхнюю крышку с патрубками подвода фильтруемой среды и отвода концентрата, нижнюю крышку с патрубком отвода фильтрата, боковые стенки, герметично соединенные с верхней и нижней крышками, и волнообразно сложенную мембрану с размещенными между складками мембраны дренажными и потокораспределительными устройствами (см. патент RU 2047332, кл. B01D 63/14, опубл. 10.11.1995). Недостатками известного устройства являются сложность изготовления и недостаточно эффективная фильтрация.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков. Технический результат заключается в упрощении изготовления и повышении качества разделения сред. Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в мембранном модуле тангенциального фильтрования, содержащем верхнюю крышку с патрубками подвода фильтруемой среды и отвода концентрата, нижнюю крышку с патрубком отвода фильтрата, боковые стенки, герметично соединенные с верхней и нижней крышками, и, помещенную в пространстве между верхней и нижней крышками и боковыми стенками, волнообразно сложенную мембрану с размещенными между складками мембраны дренажными и потокораспределительными устройствами, причем модуль содержит n потокораспределительных и n+1 дренажных устройств, первая и последняя складки мембраны герметично соединены с внутренними поверхностями боковых стенок, торцы волнообразно сложенной мембраны совместно с торцами верхней и нижней крышек и боковых стенок помещены в слой герметика, а пространство между верхней крышкой, потокораспределительными устройствами, боковыми стенками и вершинами складок мембраны в промежутке между входным и выходным патрубками верхней крышки загерметизировано. Потокораспределительные устройства, боковые стенки и верхняя крышка предпочтительно выполнены из одного и того же термопластичного материала, Потокораспределительные устройства и боковые стенки соединены с верхней крышкой, образуя гребенчатую конструкцию, посредством нагревания их до температуры плавления, вершины складок мембраны в промежутке между входным и выходным патрубками верхней крышки загерметизированы материалом верхней крышки, потокораспределительных устройств и боковых стенок в процессе нагревания их до температуры плавления. Потокораспределительные и дренажные устройства могут быть выполнены в виде тонких пластинок с нанесенным по их обеим сторонам рельефного рисунка, образующего каналы для прохождения фильтруемой среды и отвода фильтрата. В качестве дренажного или потокораспределительного устройства можно также использовать полимерную сетку тканого или вязаного переплетения. В качестве мембраны может быть использована трековая мембрана. В качестве материала для изготовления потокораспределительных и дренажных устройств, боковых стенок, верхней и нижней крышек могут быть использованы полиолефины, например этиленвинилацетат.
На фиг.1 схематично изображен мембранный модуль;
на фиг.2 - разрез А-А по оси входного патрубка верхней крышки;
на фиг.3 - разрез В-В по оси выходного патрубка нижней крышки;
на фиг.4 показано потокораспределительное устройство с выполненным на обеих его сторонах рельефным рисунком;
на фиг.5 показано дренажное устройство с выполненным на обеих его сторонах рельефным рисунком.
Мембранный модуль состоит из верхней крышки 1 с патрубком 2 подвода фильтруемой смеси и патрубка 3 отвода концентрата, боковых стенок 4, нижней крышки 5 с патрубком 6 отвода фильтрата и помещенной в пространство между верхней 1 и нижней 5 крышками и боковыми стенками 4 волнообразно сложенной мембраны 7 с размещенными между ее складками дренажными 8 и потокораспределительными 9 устройствами. Причем модуль содержит n потокораспределительных и n+1 дренажных устройств. Потокораспределительные и дренажные устройства могут быть выполнены в виде тонких пластинок с нанесенным по их обеим сторонам рельефного рисунка, образующего каналы для прохождения фильтруемой среды и отвода фильтрата. В качестве дренажного или потокораспределительного устройства можно также использовать полимерную сетку тканого или вязаного переплетения. В качестве материала для изготовления потокораспределительных и дренажных устройств, боковых стенок, верхней и нижней крышек могут быть использованы полиолефины, например этиленвинилацетат. Торцы волнообразно сложенной мембраны 7 совместно с торцами верхней 1 и нижней 5 крышек и боковых стенок 4 помещены в слой герметика 10, а пространство 11 между верхней крышкой 1, потокораспределительными устройствами 9, боковыми стенками 4 и вершинами складок мембраны 7 в промежутке между входным 2 и выходным 3 патрубками верхней крышки 1 загерметизировано. Первая и последняя складки мембраны 7 герметично соединены с внутренними поверхностями боковых стенок 4.
Мембранный модуль работает следующим образом.
Фильтруемая среда по патрубку 2 проходит к потокораспределительным устройствам 9 и при помощи рельефного рисунка на боковых сторонах потокораспределительных устройств 9 равномерно распределяется и направляется вдоль и между складками мембраны 7. Проходя между складками мембраны 7, часть потока отфильтровывается сквозь поры мембраны 7, а другая часть потока, концентрируясь, отводится из мембранного модуля наружу через патрубок 3. Прошедший сквозь поры мембраны 7 фильтрат, проходя по рельефным рисункам на боковых поверхностях дренажных элементов 8, отводится наружу через патрубок 6. Прохождению потока фильтруемой среды между верхней крышкой 1 вершинами складок мембраны 7, минуя потокораспределительные элементы, препятствует слой герметика 11.
Предлагаемый модуль имеет относительно низкую себестоимость при сохранении высокого качества фильтрования. Конструкция позволяет сильно упростить процесс изготовления, уменьшая количество брака. Таким образом, предлагаемое устройство является простым и надежным фильтром, пригодным для массового производства.
1. Мембранный модуль тангенциального фильтрования, содержащий верхнюю крышку с патрубками подвода фильтруемой среды и отвода концентрата, нижнюю крышку с патрубком отвода фильтрата, боковые стенки, герметично соединенные с верхней и нижней крышками, и помещенную в пространстве между верхней, нижней крышками и боковыми стенками зигзагообразно сложенную мембрану с размещенными между складками мембраны дренажными и потокораспределительными устройствами, отличающийся тем, что первая и последняя складки мембраны герметично соединены с внутренними поверхностями боковых стенок, торцы зигзагообразно сложенной мембраны совместно с торцами верхней и нижней крышек и боковых стенок помещены в слой герметика, а пространство между верхней крышкой, потокораспределительными устройствами, боковыми стенками и вершинами складок мембраны в промежутке между входным и выходным патрубками верхней крышки загерметизировано.
2. Мембранный модуль по п.1, отличающийся тем, что потокораспределительные устройства, боковые стенки и верхняя крышка выполнены из одного и того же термопластичного материала, потокораспределительные устройства и боковые стенки соединены с верхней крышкой, образуя гребенчатую конструкцию, посредством нагревания их до температуры плавления, вершины складок мембраны в промежутке между входным и выходным патрубками верхней крышки загерметизированы материалом верхней крышки, потокораспределительных устройств и боковых стенок в процессе нагревания их до температуры плавления.
3. Мембранный модуль по п.1 или 2, отличающийся тем, что потокораспределительные и дренажные устройства выполнены в виде тонких пластинок с нанесенным по их обеим сторонам рельефного рисунка, образующего каналы для прохождения фильтруемой среды и отвода фильтрата.
4. Мембранный модуль по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве дренажного устройства применена полимерная сетка тканого или вязаного переплетения.
5. Мембранный модуль по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве потокораспределительного устройства применена полимерная сетка тканого или вязаного переплетения.
6. Мембранный модуль по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве мембраны использована трековая мембрана.
7. Мембранный модуль по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве материала для изготовления потокораспределительных и дренажных устройств, боковых стенок, верхней и нижней крышек использованы полиолефины.
