RU2009706C1

RU2009706C1 - Membrane apparatus

Info

Publication number: RU2009706C1
Authority: RU
Inventors: Юрий Васильевич Тахистов; Анатолий Владимирович Маркевич
Original assignee: Юрий Васильевич Тахистов; Анатолий Владимирович Маркевич
Priority date: 1991-12-05
Filing date: 1991-12-05
Publication date: 1994-03-30

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: frames and bearing grids fastened to them are mounted in a case one over the other. The membranes are positioned on the grids and are made in the form of bent hoses. Link mechanisms for hose locking are mounted inside the hoses. Bands from a porous flexible material quilted by a rigid fiber are drawn inside the hoses through the entire length. The case has a separated flow inlet diffuser and outlet contractor. EFFECT: improved structure. 3 dwg

Description

Изобретение относится к областям разработки способов и аппаратуры для разделения жидких и газовых смесей, в частности к аппаратам для мембранного разделения. The invention relates to the development of methods and apparatus for the separation of liquid and gas mixtures, in particular to apparatus for membrane separation.

Известное большое число разнообразных мембранных аппаратов с расположенными параллельно друг другу плоскими мембранами, закрепленными на рамках, опорах и т. п. Известные аппараты достаточно сложны в сборке и при эксплуатации. A well-known large number of various membrane devices with parallel flat membranes mounted on frames, supports, etc. Known devices are quite difficult to assemble and operate.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является устройство для разделения жидких и газообразных смесей, включающее корпус, в котором одна на другой стенкой уложены дисковые опоры с укрепленными между ними мембранами. Объем опор заполнен пористым материалом, служащим подложкой для мембраны и дренажным для отвода пермеата. между соседними опорами образованы полости для подачи и вывода разделяемого потока, в которых расположены пористые проницаемые распорки (проставки). Опоры имеют периферийные выемки, которые в соседних опорах расположены со смещением. Внутренние объемы опор соединены с коллектором для отвода пермеата. Разделяемый поток проходит последовательно вдоль поверхностей всех мембран, а пермеат выводится из внутренних объемов опор по коллектору. Основными недостатками известного устройства является сложность изготовления, сборки и эксплуатации аппарата, так как, во-первых, необходимо предварительное изготовление большего числа опор, пористых подложек и отдельных листов мембран и сборка из них мембранных элементов, во-вторых, сборка мембранных элементов в аппарате требует не только их соответствующей ориентации, но и герметичного подключения значительного количества (десятков и даже сотен) внутренних объемов опор к коллектору для отвода пермеата, в-третьих, при выходе из строя хотя бы одной мембраны необходима разборка всего пакета опор, т. е. разборка всего аппарата. Closest to the technical nature of the claimed technical solution is a device for separating liquid and gaseous mixtures, including a housing in which one on the other wall stacked disk supports with membranes fixed between them. The volume of the supports is filled with porous material, which serves as a substrate for the membrane and drainage to remove permeate. between adjacent supports are formed cavities for supplying and outputting a shared stream, in which porous permeable spacers (spacers) are located. The supports have peripheral recesses that are offset in adjacent supports. The internal volumes of the supports are connected to the collector for permeate removal. The separated flow passes sequentially along the surfaces of all membranes, and the permeate is removed from the internal volumes of the supports along the collector. The main disadvantages of the known device is the complexity of the manufacture, assembly and operation of the apparatus, since, firstly, it is necessary to pre-fabricate more supports, porous substrates and individual sheets of membranes and assemble them from the membrane elements, and secondly, the assembly of membrane elements in the apparatus requires not only their proper orientation, but also the hermetic connection of a significant number (tens or even hundreds) of internal volumes of supports to the collector for permeate removal, thirdly, in the event of failure at least one membrane requires disassembling the entire package of supports, i.e., disassembling the entire apparatus.

Целью изобретения является упрощение изготовления, сборки и эксплуатации аппарата. The aim of the invention is to simplify the manufacture, assembly and operation of the apparatus.

Поставленная цель достигается тем, что в известной аппарат, содержащий размещенные в корпусе мембраны, подложки, проставки, коллектор для отвода пермеата и полости для ввода и вывода разделяемого потока, введены размещенные в корпусе коллектор для подачи удаляющей пермеат среды, рамы, установленные одна над другой, и опорные решетки, жестко закрепленные на рамах. Корпус аппарата снабжен диффузором для ввода и конфузором для вывода разделяемого потока. Мембраны размещены на решетках и выполнены в виде изогнутых рукавов и снабжены размещенными внутри pукавов шаpниpными механизмами для фиксации положения рукавов. При этом подложки выполнены в виде лент из пористого гибкого материала, простеганных жесткой нитью и протянутых на всей длине рукавов. Коллекторы выполнены секционированными, а концы рукавов закреплены в секциях коллекторов. Предлагаемое техническое решение обеспечивает упрощение изготовления, сборки и эксплуатации аппарата, так как, во-первых, аппарат изготавливается из минимального числа деталей и узлов, технологичных и простых (рамы, решетки, рукава, штифты и планки шарнирного механизма, секции коллекторов), во-вторых, сборку аппарата заключается в выполнении простых и технологичных операций: введение в рукава (не изогнутые) шарнирного механизма и подложек, закрепление концов рукавов в секциях коллекторов, складывание рукавов и шарнирных механизмов с установкой проставок, размещенные сложенных рукавов на опорных решетках, соединение секций коллекторов, установка рам в корпусе и присоединение диффузора, конфузор и штуцеров, в-третьих, практически исключены негерметичности (перетекания среды из разделяемого потока и полости для отвода пермеата), так как уплотнению (например, путем заклеивания) подвергаются только концы рукавов, в-четвертых, при повреждении мембраны поиск этого рукава осуществляется просто и надежно путем подачи в корпус небольшого избыточного давления и подключения щупа (поочередно) к различным секциям коллекторов, в пятых, легко можно быть осуществлена замена поврежденного или засорившегося рукава путем изъятия из корпуса этого рукава с присоединенными к нему секциями коллекторов и замены их на аналогичные взаимозаменяемые узлы. This goal is achieved by the fact that in the known apparatus comprising membranes, substrates, spacers, a collector for removing permeate and cavities for input and output of a shared stream, a collector placed in the housing for supplying a permeate-removing medium, frames mounted one above the other are introduced , and support grids rigidly fixed to the frames. The casing of the apparatus is equipped with a diffuser for input and a confuser for outputting the shared stream. The membranes are placed on gratings and are made in the form of curved sleeves and are equipped with hinged mechanisms located inside the sleeves to fix the position of the sleeves. In this case, the substrates are made in the form of ribbons of a porous flexible material quilted with a hard thread and stretched along the entire length of the sleeves. The collectors are made partitioned, and the ends of the sleeves are fixed in sections of the collectors. The proposed solution provides a simplification of the manufacture, assembly and operation of the apparatus, since, firstly, the apparatus is made of a minimum number of parts and assemblies, technological and simple (frames, lattices, sleeves, pins and strips of the hinge mechanism, collector sections), secondly, the assembly of the apparatus consists in performing simple and technological operations: introducing the hinge mechanism and substrates into the sleeves (not curved), securing the ends of the sleeves in the collector sections, folding the sleeves and hinge mechanisms from the mouth new spacers placed folded sleeves on support grids, connecting collector sections, installing frames in the housing and connecting a diffuser, a confuser and fittings, thirdly, leaks (overflow of the medium from the shared flow and the permeate outlet cavity) are practically eliminated, as the seal ( for example, by gluing) only the ends of the sleeves are exposed, fourthly, if the membrane is damaged, the search for this sleeve is simple and reliable by applying a small excess pressure to the housing and connecting the probe (alternately) to different sections of the collectors, fifthly, it is easy to replace a damaged or clogged sleeve by removing from the body of this sleeve with attached sections of the collectors and replacing them with similar interchangeable nodes.

На фиг. 1-3 представлен сборочный чертеж аппарата. In FIG. 1-3 presents an assembly drawing of the apparatus.

Аппарат включает корпус 1, рамы 2, установленные в корпусе одна на другой, опорные решетки 3, жестко соединенные с рамами 2, диффузор 4 для подачи разделяемого потока, конфузор 5 для отвода разделяемого потока, коллекторы для отвода пермеата и подачи удаляющей пермеат среды, состоящие из секций 6 и 7, мембран в виде изогнутых рукавов 8-11, разделяющих объем корпуса на параллельные полости 12 для отвода и вывода разделяемого потока, в которых установлены проставки 13, шарнирные механизмы, установленные внутри рукавов 8-11 и состоящие из пластин 14, штифтов 15 и боковых планок 16, подложки в виде лент 17, простеганных нитью 18, штуцера 19, 20 для отвода пермеата и подачи удаляющей пермеат среды и уплотнители 21, установленные на штуцерах 19, 20. Внутренний объем рукавов 8-11 состоит из ряда параллельных полостей 22 для отвода пермеата. Секции 6 (7) соединяются между собой с помощью штуцеров 23, ниппелей 24 и гаек 25. Концы рукавов 8-11 присоединены к секциям 6, 7 с помощью проставок 26 с каналами 27. Для разжатия уплотнителей 21 служат гайки 28. The apparatus includes a housing 1, frames 2 mounted on one another, support grids 3, rigidly connected to the frames 2, a diffuser 4 for supplying a shared stream, a confuser 5 for removing a shared stream, collectors for removing permeate and supplying a permeate-removing medium, consisting from sections 6 and 7, membranes in the form of curved sleeves 8-11, dividing the body volume into parallel cavities 12 for withdrawing and outputting the shared flow, in which spacers 13 are installed, articulated mechanisms installed inside the sleeves 8-11 and consisting of plates 14, pin 15 and side strips 16, substrates in the form of ribbons 17 quilted by thread 18, nozzle 19, 20 for draining the permeate and supplying the permeate-removing medium and seals 21 mounted on the fittings 19, 20. The inner volume of the sleeves 8-11 consists of a number of parallel cavities 22 for removal of permeate. Sections 6 (7) are interconnected using fittings 23, nipples 24 and nuts 25. The ends of the hoses 8-11 are connected to sections 6, 7 using spacers 26 with channels 27. Nuts 28 are used to unclench the seals 21.

Сборка аппарата осуществляется следующим образом. Шарнирные механизмы, уложенные таким образом, что пластины 14 и планки 16 расположены в одной плоскости, вместо с простеганными лентами 17 и вводятся во внутренние объемы рукавов 8-11. Концы рукавов 8-11 заклеиваются вместе с проставками в секции 6, 7 коллекторов. Далее шарнирные механизмы складываются (с установкой проставок 13 после складывания каждой секции шарнирного механизма) и фиксируют изгибы рукавов 8-11. Рукава 8-11 укладывают на опорные решетки 3, рамы 2 устанавливают друг на друга и соединяют секции 6, 7 коллекторов с помощью штуцеров 23, ниппелей 24 и гаек 25. Одевают на рамы 2 корпус 1, присоединяют к нему диффузор 4 и конфузор 5, ввинчивают штуцера 19, 20 в соответствующие секции 6, 7 (через каналы в корпусе 1), устанавливают уплотнители 21 и разжимают их гайками 28. The assembly of the apparatus is as follows. Hinge mechanisms arranged in such a way that the plates 14 and straps 16 are located in the same plane, instead of with quilted ribbons 17 and are introduced into the internal volumes of the sleeves 8-11. The ends of the sleeves 8-11 are sealed together with spacers in the collector sections 6, 7. Next, the hinge mechanisms are folded (with the installation of spacers 13 after folding each section of the hinge mechanism) and fix the bends of the sleeves 8-11. Sleeves 8-11 are laid on the support grids 3, the frames 2 are mounted on top of each other and the collector sections 6, 7 are connected using fittings 23, nipples 24 and nuts 25. They put the case 1 on the frames 2, attach a diffuser 4 and a confuser 5 to it, screw the fittings 19, 20 into the corresponding sections 6, 7 (through the channels in the housing 1), install the seals 21 and unclench them with nuts 28.

Работает аппарат следующим образом. Разделяемый поток через диффузор 4 распределяется по полостям 12 между звеньями рукавов 8, 9 проходит вдоль поверхностей мембран и выходит через опорные решетки 3 к полостям 12 между звеньями рукавов 10, 11. Далее поток протекает вдоль поверхностей мембран в виде рукавов 10, 11 проходит через опорные решетки на которых лежат эти рукава и удаляется через конфузор 5 из аппарата. Удаляющая пермеат среда (например, газ) подается через секции 7 коллектора во внутренние объемы рукавов 8-11, продувается по зазорам между пористыми гибкими лентами 17 и вытесняет проникшие через мембраны компоненты (пермеат) в каналы 27 во вставках 26 и далее в секции 6 коллектора для отвода пермеата. (56) Патент ЕПВ N 0155260, кл. В 01 D 13/00, 1985. The device operates as follows. The separated flow through the diffuser 4 is distributed along the cavities 12 between the links of the sleeves 8, 9 passes along the surfaces of the membranes and exits through the support grids 3 to the cavities 12 between the links of the sleeves 10, 11. Next, the flow flows along the surfaces of the membranes in the form of sleeves 10, 11 passes through the support the lattice on which these sleeves lie and is removed through the confuser 5 from the apparatus. The permeate-removing medium (for example, gas) is supplied through the manifold sections 7 to the internal volumes of the sleeves 8-11, blown through the gaps between the porous flexible tapes 17 and displaces the components (permeate) that have penetrated through the membranes into the channels 27 in the inserts 26 and further into the manifold sections 6 for removal of permeate. (56) Patent EPO N 0155260, cl. B 01 D 13/00, 1985.

Claims

A MEMBRANE APPARATUS containing membranes, substrates, spacers located in the housing, a manifold for draining the permeate and a cavity for inputting and outputting a separable flow, characterized in that it is equipped with a manifold located in the housing for supplying a medium that is open to the medium, supporting lattices rigidly fixed on the frames, the casing is equipped with a diffuser for output and a confuser for the input of the shared flow, the membranes are placed on the lattices made in the form of curved sleeves and equipped with inside the sleeves are hinged with mechanisms for fixing the position of hoses; in this case, the substrates are made in the form of tapes of porous flexible material quilted with a hard thread and stretched along the entire length of the inside of the hoses, the collectors are made sectioned, and the ends of the hoses are fixed in the sections of the collectors.