RU102531U1

RU102531U1 - DEVICE FOR CLEANING SOLUTIONS WITH SUBMERSIBLE FILTER ELEMENT

Info

Publication number: RU102531U1
Application number: RU2010138996/05U
Authority: RU
Inventors: Владимир Сергеевич Васильковский; Георгий Иванович Куянов; Виктор Иванович Новиков; Николай Александрович Уренский; Андрей Сергеевич Романов; Анатолий Степанович Филимоненко
Original assignee: Федеральное государственное унитарное предприятие "Красная звезда"
Priority date: 2010-09-23
Filing date: 2010-09-23
Publication date: 2011-03-10

Abstract

1. Аппарат для очистки растворов с погружным фильтрующим элементом, включающий корпус в виде вертикальной цилиндрической обечайки с крышкой, на крышке с помощью стыковочного модуля установлен привод вращения трубчатого вала, внутренняя полость стыковочного модуля герметизирована и сообщена с полостью вала и патрубком выхода фильтрата, на валу внутри обечайки закреплены фильтрующий элемент и лопастное колесо осевого напорного насоса, внутри обечайки закреплены два поперечных опорных перфорированных диска для установки подшипников центровки вала и для закрепления внутренней перфорированной обечайки, фильтрующий элемент выполнен из нескольких закрепленных на валу дисковых металлокерамических мембран, внутренние полости которых сообщены с полостью вала, между мембранами размещены турбулизирующие жидкость насадки, которые закреплены на внутренней перфорированной обечайке. ! 2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что мембраны выполнены в виде двухслойных листов с внутренним слоем из пористого материала, например пористой нержавеющей стали, и наружным слоем из пленки толщиной 10 мкм из пористой керамики на основе оксидов, выбранных из ряда: оксид титана, оксид алюминия оксид циркония, с размером пор керамического слоя от 0,03 до 1 мкм, диоксида титана ТiO2 с размерами пор от 0,03 до 1 мкм. ! 3. Аппарат по п.2, отличающийся тем, что толщина металлокерамической мембраны не превышает 0,2 мм, при соотношении толщины нержавеющей подложки к толщине селективного керамического слоя от 10 до 30. 1. A device for cleaning solutions with a submersible filter element, comprising a housing in the form of a vertical cylindrical shell with a cover, a tubular shaft rotation drive is installed on the cover using the docking module, the internal cavity of the docking module is sealed and communicated with the shaft cavity and the filtrate outlet pipe, on the shaft the filter element and the impeller of the axial pressure pump are fixed inside the shell, two transverse support perforated disks are fixed inside the shell for mounting bearings To align the shaft and to secure the inner perforated shell, the filter element is made of several disk-mounted ceramic-metal membranes fixed to the shaft, the internal cavities of which are in communication with the shaft cavity, fluid-circulating nozzles are placed between the membranes, which are mounted on the inner perforated shell. ! 2. The apparatus according to claim 1, characterized in that the membranes are made in the form of two-layer sheets with an inner layer of porous material, for example porous stainless steel, and an outer layer of a film of a thickness of 10 μm made of porous ceramic based on oxides selected from the series: oxide titanium, alumina zirconium oxide, with a pore size of the ceramic layer from 0.03 to 1 μm, titanium dioxide TiO2 with pore sizes from 0.03 to 1 μm. ! 3. The apparatus according to claim 2, characterized in that the thickness of the cermet membrane does not exceed 0.2 mm, with a ratio of the thickness of the stainless substrate to the thickness of the selective ceramic layer from 10 to 30.

Description

Полезная модель относится к технике очистки растворов методом ультрафильтрации и может быть использована в микробиологической, пищевой, химической и других отраслях промышленности.The utility model relates to techniques for cleaning solutions by ultrafiltration and can be used in microbiological, food, chemical and other industries.

Аппараты с движущимися фильтрующими элементами применяются для интенсификации процесса ультрафильтрации жидкостей. Известен аппарат, состоящий из корпуса, вращающихся фильтрующих элементов, выполненных в виде закрепленных на полом валу полупроницаемых мембран, а также перемешивающего устройства, выполненного в виде изогнутых пружинящих стержней, надетых на полый вал (А.С. 586919, В01D 13/00, БИ N 1 от 05.01.78).Devices with moving filter elements are used to intensify the process of ultrafiltration of liquids. A known apparatus consisting of a housing, rotating filter elements made in the form of semi-permeable membranes fixed on a hollow shaft, as well as a mixing device made in the form of curved spring rods worn on a hollow shaft (A.C. 586919, B01D 13/00, BI N 1 from 05.01.78).

К недостаткам аппарата относится недостаточная производительность процесса очистки жидкости, которая обусловлена относительно низкой скоростью течения и недостаточной турбулизацией потока жидкости в зоне поверхности фильтрующих элементов.The disadvantages of the apparatus include the insufficient productivity of the liquid purification process, which is due to the relatively low flow rate and insufficient turbulization of the fluid flow in the surface area of the filter elements.

Известен аппарат, включающий корпус в виде цилиндрической и конической обечаек, коническая обечайка выполнена полой, а ее внутренняя стенка выполнена из пористого тела, покрытого дренажным материалом с нанесенной на него полупроницаемой мембраной, размещенные на крышке корпуса привод вращения и устройство для подачи в аппарат сжатого воздуха, входные и выходные патрубки для исходной и очищенной жидкости (патент РФ №2148427, В01Д 63/16). На полом валу привода размещен фильтрующий элемент в виде двух коаксиально расположенных кольцевых полостей с пористыми стенками, покрытыми дренажным материалом с нанесенной на него полупроницаемой мембраной. Между кольцевых полостей сформированы кольцевые каналы, в которых установлены устройства для турбулизации потока очищаемой жидкости.A known apparatus, comprising a housing in the form of a cylindrical and conical shells, the conical shell is hollow, and its inner wall is made of a porous body coated with a drainage material with a semipermeable membrane deposited on it, a rotational drive and a device for supplying compressed air to the apparatus , inlet and outlet nozzles for the source and purified liquids (RF patent No. 2148427, V01D 63/16). On the hollow shaft of the drive there is a filter element in the form of two coaxially located annular cavities with porous walls covered with drainage material with a semi-permeable membrane deposited on it. Between the annular cavities, annular channels are formed in which devices are installed for turbulizing the flow of the liquid being cleaned.

Недостатком аппарата является сложность конструкции, необходимость стационарного размещения и подключения к системам подачи и отвода жидкостей, а также подвода сжатого воздуха. Это затрудняет использование аппарата в условиях работы с агрессивными, радиоактивными и токсическими растворами и сужает функциональные возможности его применения при переработке таких жидких сред.The disadvantage of this apparatus is the design complexity, the need for stationary placement and connection to the systems for supplying and discharging liquids, as well as supplying compressed air. This complicates the use of the apparatus in working with aggressive, radioactive and toxic solutions and reduces the functionality of its use in the processing of such liquid media.

Технической задачей изобретения является сохранение высокой эффективности переработки жидкостей при существенном упрощении конструкции аппарата и расширении его функциональных возможностей при переработке агрессивных, радиоактивных и токсических растворов.An object of the invention is to maintain the high efficiency of processing liquids while significantly simplifying the design of the apparatus and expanding its functionality when processing aggressive, radioactive and toxic solutions.

Указанная техническая задача решается предлагаемой полезной моделью, которая включает корпус аппарата в виде вертикальной цилиндрической обечайки с крышкой, на крышке с помощью стыковочного модуля установлен привод вращения трубчатого вала, внутренняя полость стыковочного модуля герметизирована и сообщена с полостью вала и патрубком выхода фильтрата. На валу внутри обечайки закреплены фильтрующий элемент и лопастное колесо осевого напорного насоса. Фильтрующий элемент выполнен из нескольких закрепленных на валу дисковых металло-керамических мембран, внутренние полости которых сообщены с полостью вала. Внутри обечайки закреплены два поперечных опорных перфорированных диска для установки подшипников центровки вала и для закрепления внутренней перфорированной обечайки. Внутренняя перфорированная обечайка предназначена для формирования потока исходного раствора и для крепления турбулизирующих раствор насадок, установленных между дисковыми металло-керамическими мембранами.The indicated technical problem is solved by the proposed utility model, which includes the apparatus body in the form of a vertical cylindrical shell with a cover, a tubular shaft rotation drive is installed on the cover using the docking module, the internal cavity of the docking module is sealed and communicated with the shaft cavity and the filtrate outlet pipe. A filter element and an impeller of an axial pressure pump are fixed on the shaft inside the shell. The filter element is made of several disk-mounted metal-ceramic membranes fixed to the shaft, the internal cavities of which are in communication with the shaft cavity. Two transverse support perforated discs are fixed inside the shell for mounting the shaft alignment bearings and for securing the inner perforated shell. The internal perforated shell is designed to form the flow of the initial solution and for fixing the turbulent nozzles installed between the disk metal-ceramic membranes.

В аппарате предложенной конструкции необходимое для фильтрации исходного раствора давление обеспечивается за счет лопастного колеса напорного насоса, которое установлено на одном валу с фильтрующим элементом.In the apparatus of the proposed design, the pressure necessary for filtering the initial solution is provided by the impeller of the pressure pump, which is installed on the same shaft with the filter element.

На фиг.1 приведен поперечный разрез аппарата.Figure 1 shows a cross section of the apparatus.

На фиг.2 приведен фрагмент фильтрующего элемента с закрепленной на валу дисковой металло-керамической мембраной и турбулизирующей насадкой.Figure 2 shows a fragment of a filter element with a disk mounted metal-ceramic membrane and a turbulent nozzle fixed to the shaft.

На фиг.3 приведен фрагмент стыковочного модуляFigure 3 shows a fragment of the docking module

Аппарат для очистки жидкостей состоит из корпуса, образованного вертикальной цилиндрической обечайкой (1) и крышкой (2). На крышке (2) с помощью стыковочного модуля (3) установлен привод (4) вращения трубчатого вала (5). Внутренняя полость (6) стыковочного модуля (3) герметизирована уплотнениями (7) и сообщена с помощью отверстий (20) с полостью (8) вала (5) и патрубком (9) выхода фильтрата. На валу (5) внутри обечайки (1) закреплены фильтрующий элемент (10) и лопастное колесо (11) осевого напорного насоса. Внутри обечайки (1) закреплены два поперечных опорных перфорированных диска (12) и (13). Верхний диск (12) предназначен для установки подшипника (14) центровки вала (5) и для крепления внутренней перфорированной обечайки (15). Нижний перфорированный диск (13) предназначен для установки подшипника (16) центровки вала (5) и нижней части обечайки (1) в зоне размещения лопастного колеса (11) осевого напорного насоса. Фильтрующий элемент (10) выполнен из нескольких закрепленных на валу (5) дисковых металло-керамических мембран (17), внутренние полости (18) которых сообщены с полостью (8) вала (5) через отверстия (21).The apparatus for cleaning liquids consists of a housing formed by a vertical cylindrical shell (1) and a cover (2). On the cover (2) with the help of the docking module (3) the drive (4) for rotation of the tubular shaft (5) is installed. The internal cavity (6) of the docking module (3) is sealed with seals (7) and communicated via holes (20) with the cavity (8) of the shaft (5) and the outlet (9) of the filtrate outlet. The filter element (10) and the impeller (11) of the axial pressure pump are fixed on the shaft (5) inside the shell (1). Inside the shell (1), two transverse support perforated discs (12) and (13) are fixed. The upper disk (12) is intended for mounting the bearing (14) of the shaft alignment (5) and for fixing the internal perforated shell (15). The lower perforated disk (13) is designed to install the bearing (16) of the shaft alignment (5) and the lower part of the shell (1) in the area of the impeller of the axial pressure pump (11). The filter element (10) is made of several metal-ceramic disk membranes (17) fixed to the shaft (5), the internal cavities (18) of which are communicated with the cavity (8) of the shaft (5) through the holes (21).

Между мембранами (17) размещены турбулизирующие исходный раствор насадки (19), которые закреплены на внутренней перфорированной обечайке (15). В верхней части обечайки (1) выполнены отверстия (22) для обеспечения циркуляции потока исходного раствора. Мембраны (17) выполнены, например, в виде двухслойных листов толщиной около 0,2 мм с внутренним слоем из пористого материала (пористой нержавеющей стали) и наружным слоем из пленки толщиной 10 мкм из пористой керамики на основе оксидов, выбранных из ряда: оксид титана, оксид алюминия оксид циркония, с размером пор керамического слоя от 0,03 до 1 мкм, диоксида титана ТiO₂ с размерами пор от 0,03 до 1 мкм.Between the membranes (17), nozzles (19) turbulizing the initial solution are placed, which are fixed on the inner perforated shell (15). Holes (22) are made in the upper part of the shell (1) to ensure circulation of the initial solution flow. Membranes (17) are made, for example, in the form of two-layer sheets with a thickness of about 0.2 mm with an inner layer of a porous material (porous stainless steel) and an outer layer of a film 10 microns thick of porous ceramics based on oxides selected from the series: titanium oxide , alumina zirconia, with a pore size of the ceramic layer from 0.03 to 1 μm, titanium dioxide TiO ₂ with pore sizes from 0.03 to 1 μm.

Аппарат для очистки исходных растворов с погружным фильтрующим элементомApparatus for cleaning stock solutions with submersible filter element

работает следующим образом. Аппарат на определенную часть его высоты погружают в исходный раствор, находящийся в закрытой или открытой емкости, и включают привод (4). Напорное лопастное колесо (11) создает в нижней части аппарата избыточное давление исходного раствора (23), которая через проемы в нижнем диске (13) поступает в рабочую зону, где установлены вращающиеся металло-керамические мембраны (17) фильтрующего элемента (10). Циркуляционная часть потока исходного раствора перетекает из рабочей части аппарата в верхнюю через отверстия в верхнем перфорированным диске (12), а затем через отверстия (22) в обечайке (1) возвращается в емкость (не показана) с исходным раствором. Определенная часть исходного раствора фильтруется через металло-керамические мембраны (17), поступает через отверстия (21) в полость (8) вала (5) и через отверстия (20) в полость (6) стыковочного модуля (3) и в патрубок (9) выхода фильтрата.works as follows. The apparatus is immersed at a certain part of its height in the initial solution located in a closed or open container, and the drive is turned on (4). The pressure impeller wheel (11) creates in the lower part of the apparatus an excess pressure of the initial solution (23), which, through the openings in the lower disk (13), enters the working area where rotating metal-ceramic membranes (17) of the filter element (10) are installed. The circulation part of the flow of the initial solution flows from the working part of the apparatus to the upper one through the holes in the upper perforated disk (12), and then through the holes (22) in the shell (1) returns to the container (not shown) with the initial solution. A certain part of the initial solution is filtered through metal-ceramic membranes (17), enters through the holes (21) into the cavity (8) of the shaft (5) and through the holes (20) into the cavity (6) of the docking module (3) and into the pipe (9) ) yield of filtrate.

По мере снижения уровня исходного, раствора в емкости проводят либо пополнение объема исходного раствора в емкости либо осуществляют перемещение аппарата вниз либо переносят аппарат в другую емкость.As the level of the initial solution decreases, the solution in the vessel is either replenished with the volume of the initial solution in the vessel or the apparatus is moved downward or the apparatus is transferred to another vessel.

Аппарат позволяет обеспечить высокую эффективность переработки жидкостей при существенном упрощении конструкции аппарата и расширении его функциональных возможностей при переработке агрессивных, радиоактивных и токсических растворов. Конструкция аппарата позволяет обеспечить герметизацию вращающегося полого вала в корпусе аппарата, исключить применение дополнительных систем избыточного давления, обеспечить простоту практического применения для закрытых и открытых емкостей с исходными растворами фильтруемым раствором, упростить обеспечение герметичности аппарата.The device allows for high efficiency of liquid processing with a significant simplification of the design of the device and the expansion of its functionality in the processing of aggressive, radioactive and toxic solutions. The design of the apparatus makes it possible to seal the rotating hollow shaft in the casing of the apparatus, to exclude the use of additional excess pressure systems, to provide ease of practical use for closed and open containers with initial solutions with a filtered solution, and to simplify the tightness of the apparatus.

Claims

1. A device for cleaning solutions with a submersible filter element, comprising a housing in the form of a vertical cylindrical shell with a cover, a tubular shaft rotation drive is installed on the cover using the docking module, the internal cavity of the docking module is sealed and communicated with the shaft cavity and the filtrate outlet pipe, on the shaft the filter element and the impeller of the axial pressure pump are fixed inside the shell, two transverse support perforated disks are fixed inside the shell for mounting bearings To align the shaft and to secure the inner perforated shell, the filter element is made of several disk-mounted ceramic-metal membranes fixed to the shaft, the internal cavities of which are in communication with the shaft cavity, fluidizing nozzles are placed between the membranes, which are mounted on the inner perforated shell.

2. The apparatus according to claim 1, characterized in that the membranes are made in the form of two-layer sheets with an inner layer of porous material, such as porous stainless steel, and an outer layer of a film of a thickness of 10 μm made of porous ceramic based on oxides selected from the series: oxide titanium, alumina zirconium oxide, with a pore size of the ceramic layer from 0.03 to 1 μm, titanium dioxide TiO ₂ with pore sizes from 0.03 to 1 μm.

3. The apparatus according to claim 2, characterized in that the thickness of the cermet membrane does not exceed 0.2 mm, with a ratio of the thickness of the stainless substrate to the thickness of the selective ceramic layer from 10 to 30.