RU2064819C1

RU2064819C1 - Solution separation diaphragm apparatus

Info

Publication number: RU2064819C1
Application number: RU93026426A
Authority: RU
Inventors: В.Е. Тройнин; В.Н. Щербаков; А.Ш. Шаяхметов; Л.Н. Ананьева
Original assignee: Воронежский технологический институт
Priority date: 1993-05-26
Filing date: 1993-05-26
Publication date: 1996-08-10

Abstract

FIELD: food industry; clarifying and concentrating juices. SUBSTANCE: diaphragm apparatus has housing with solution inlet and concentrate outlet branch pipes, hollow tube installed coaxially in housing and diaphragm members mounted on tube in the form of screw conveyor. Housing is installed vertically and is furnished with solution stirring device in the form of drum installed for rotation above upper end of tube. Screw conveyor is hollow and is provided with different permeability semipenetrable diaphragms located on its two opposite sides. Inner space of screw conveyor is divided by impermeable screw-shaped partition into two chambers, each communicating with permeate outlet branch pipes. With drum rotating, solution is sucked from hollow tube and is directed downwards along screw conveyor where separation is carried out through diaphragm surfaces. EFFECT: enlarged operating capabilities, reduced power consumption. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для мембранного разделения растворов методом ультра и микрофильтрации и может быть использовано, например, в пищевой промышленности для осветления и концентрирования плодово-ягодных соков. The invention relates to devices for membrane separation of solutions by ultra and microfiltration and can be used, for example, in the food industry for clarification and concentration of fruit and berry juices.

Наиболее близким известным техническим решением по своей сущности и достигаемому эффекту является мембранный аппарат для разделения растворов, содержащий цилиндрический корпус с патрубками подвода пермеата и концентрата, соосно расположенную внутри корпуса полую трубу, на которой установлены мембранные элементы в виде винтового конвейера (см. ас. СССР N 1680287, кл. В 01 D 63/16, 1991 г.) (прототип). The closest known technical solution in its essence and the achieved effect is a membrane apparatus for separating solutions, containing a cylindrical body with nozzles for supplying permeate and concentrate, a hollow pipe coaxially located inside the body, on which membrane elements are installed in the form of a screw conveyor (see AS USSR N 1680287, class B 01 D 63/16, 1991) (prototype).

Такой аппарат обладает высокой производительностью, однако он позволяет выделить пермеат лишь одной проницаемости. При этом из-за необходимости вращения винтового конвейера требуется установка привода относительно большой мощности, что повышает стоимость аппарата и приводит к повышенным энергозатратам. Such a device has high performance, but it allows you to select permeate only one permeability. At the same time, because of the need to rotate the screw conveyor, it is necessary to install a drive of relatively high power, which increases the cost of the apparatus and leads to increased energy costs.

Расширение функциональной возможности аппарата и снижение энергозатрат достигается тем, что в заявляемом мембранном аппарате для разделения растворов, содержащем цилиндрический корпус с патрубками подвода исходного раствора и отвода пермеата и концентрата, соосно расположенную внутри корпуса полую трубу, на которой установлены мембранные элементы в виде винтового конвейера, согласно изобретению, корпус установлен вертикально и снабжен средством для перемешивания раствора, в днище корпуса расположены два патрубка отвода пермеата, полая труба выполнена с открытыми торцами и установлена неподвижно с зазором относительно торцевых стенок корпуса, при этом винтовой конвейер выполнен полым, на двух его противоположных поверхностях размещены полупроницаемые мембраны с различной проницаемостью, внутреннее пространство винтового конвейера разделено непроницаемой винтообразной перегородкой на две полости, каждая из которых сообщена с одним из патрубков отвода пермеата, а средство для перемешивания раствора выполнено в виде барабана и установлено с возможностью вращения над верхним торцом трубы. Expanding the functionality of the apparatus and reducing energy consumption is achieved by the fact that in the inventive membrane apparatus for separating solutions containing a cylindrical body with nozzles for supplying the initial solution and removal of permeate and concentrate, a hollow pipe coaxially located inside the body, on which membrane elements are installed in the form of a screw conveyor, according to the invention, the housing is installed vertically and equipped with a means for mixing the solution, in the bottom of the housing there are two pipes for removing permeate, p the hollow pipe is made with open ends and installed motionless with a gap relative to the end walls of the housing, while the screw conveyor is hollow, semipermeable membranes with different permeability are placed on its two opposite surfaces, the inner space of the screw conveyor is divided into two cavities by an impenetrable screw-like partition. communicated with one of the pipes for permeate removal, and the means for mixing the solution is made in the form of a drum and is installed with the possibility of rotation tions over the upper end of the tube.

При этом целесообразно, чтобы верхняя часть барабана была снабжена направляющим козырьком. It is advisable that the upper part of the drum was equipped with a guide visor.

На фиг. 1 изображена схема аппарата. Общий вид. In FIG. 1 shows a diagram of the apparatus. General form.

На фиг. 2 вид по сеч. 1-1. In FIG. 2 view in section. 1-1.

На фиг. 3 узел А. In FIG. 3 knot A.

Мембранный аппарат содержит цилиндрический корпус 1 с патрубками 2 и 3 подвода исходного раствора и отвода концентрата, соосно расположенную внутри корпуса полую трубу 4, на которой установлены мембранные элементы в виде винтового конвейера 5. The membrane apparatus comprises a cylindrical housing 1 with nozzles 2 and 3 for supplying the initial solution and concentrate discharge, a hollow pipe 4 coaxially located inside the housing, on which membrane elements are installed in the form of a screw conveyor 5.

Корпус 1 установлен вертикально и снабжен средством для перемешивания раствора в виде барабана 6, установленного с возможностью вращения над верхним торцом трубы 4. The housing 1 is mounted vertically and is equipped with a means for mixing the solution in the form of a drum 6 mounted rotatably above the upper end of the pipe 4.

В днище корпуса 1 расположены два патрубка 7 и 8 отвода пермеата, полая труба 4 выполнена с открытыми торцами и установлена неподвижно с зазором относительно торцевых стенок корпуса. При этом винтовой конвейер 5 выполнен полым, на двух его противоположных поверхностях размещены полупроницаемые мембраны 9 и 10 с различной проницаемостью. Внутреннее пространство винтового конвейера 5 разделено непроницаемой винтообразной перегородкой 11 на две полости 12 и 13, каждая из которых сообщена патрубками 7 и 8 отвода пермеата. In the bottom of the housing 1 there are two pipes 7 and 8 of the permeate outlet, the hollow pipe 4 is made with open ends and installed motionless with a gap relative to the end walls of the housing. At the same time, the screw conveyor 5 is made hollow, on its two opposite surfaces semi-permeable membranes 9 and 10 with different permeability are placed. The inner space of the screw conveyor 5 is divided by an impenetrable screw-like partition 11 into two cavities 12 and 13, each of which is connected by permeate pipes 7 and 8.

Целесообразно, чтобы верхняя часть барабана 6 была снабжена направляющим козырьком 14. Мембраны 9 и 10 укреплены на основании из жесткого пористого материала 15. Барабан 6 снабжен лопастями 16 и приводом 17. It is advisable that the upper part of the drum 6 was provided with a guide visor 14. The membranes 9 and 10 are mounted on the base of a rigid porous material 15. The drum 6 is equipped with blades 16 and a drive 17.

Аппарат работает следующим образом. The device operates as follows.

Подлежащий мембранному разделению раствор через патрубок 2 под давлением поступает внутрь корпуса 1. Одновременно барабан 6 с лопастями 16 приводится во вращение приводом 17. Под воздействием центробежных сил в центральной части барабана 6 образуется разрежение, раствор подсасывается из трубы 4 и поступает в радиальном направлении и вниз вдоль шнекового конвейера 5. При этом обеспечивается высокая турбуляция потока и интенсивный обмен слоев раствора, контактирующих с мембранами 9 и 10. При этом пермеат одной проницаемости проходит через мембранную поверхность 9 и через патрубок 7 выводится к потребителю, а пермеат другой проницаемости через мембрану 10 и через патрубок 8 направляется потребителю. The solution to be membrane separated through the nozzle 2 under pressure enters the housing 1. At the same time, the drum 6 with the blades 16 is rotated by the drive 17. Under the influence of centrifugal forces, a vacuum forms in the central part of the drum 6, the solution is sucked out of the pipe 4 and flows downward and radially along the screw conveyor 5. This ensures high turbulence of the flow and intensive exchange of layers of the solution in contact with the membranes 9 and 10. In this case, permeate of the same permeability passes through the membrane the wound surface 9 and through the pipe 7 is discharged to the consumer, and the permeate of another permeability through the membrane 10 and through the pipe 8 is sent to the consumer.

Поток раствора опускается к днищу корпуса и под действием разряжения в трубе 4 снова засасывается через открытую нижнюю часть этой трубы, поднимается вверх и барабаном 6 направляется на повторную циркуляцию. The flow of the solution drops to the bottom of the body and under the action of vacuum in the pipe 4 is again sucked in through the open lower part of this pipe, rises up and goes with the drum 6 to re-circulation.

При циклической работе аппарата после разделения концентрата с достаточной глубиной очистки патрубок 3 открывается и концентрат удаляется из корпуса. При непрерывной работе аппарата часть концентрата поступает при циркуляции в открытую нижнюю часть трубы, а его другая часть одновременно выводится через патрубок 3. Наличие козырька 14 обеспечивает плавное направление потока раствора вниз, что снижает гидравлическое сопротивление и приводит к дальнейшей интенсификации движения потока. During cyclic operation of the apparatus after separation of the concentrate with a sufficient cleaning depth, the nozzle 3 opens and the concentrate is removed from the housing. During continuous operation of the apparatus, part of the concentrate enters the open lower part of the pipe during circulation, and its other part is simultaneously discharged through the nozzle 3. The presence of a visor 14 ensures a smooth direction of the solution flow downward, which reduces hydraulic resistance and leads to further intensification of the flow movement.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого аппарата по сравнению с прототипом заключается в возможности выделения из раствора пермеата двух компонентов вместо одного. Это в существенной мере расширяет функциональные возможности аппарата. При этом из-за того, что организован поток раствора относительно неподвижного шнекового конвейера и трубы с помощью вращающегося барабана с лопастями, упрощается конструкция, снижается установочная мощность привода и энергозатраты. The technical and economic efficiency of the proposed device in comparison with the prototype lies in the possibility of isolating two components from the permeate solution instead of one. This significantly expands the functionality of the device. Moreover, due to the fact that the flow of the solution is organized relative to the fixed screw conveyor and pipe using a rotating drum with blades, the design is simplified, the installed drive power and energy consumption are reduced.

Claims

1. A membrane apparatus for separating solutions, comprising a cylindrical body with nozzles for supplying the initial solution and removal of permeate and concentrate, a hollow pipe coaxially located inside the body, on which membrane elements are installed in the form of a screw conveyor, characterized in that the body is installed vertically and provided with means for mixing solution, in the bottom of the body there are two permeate branch pipes, a hollow pipe is made with open ends and is fixedly mounted with a gap relative to the end walls case, while the screw conveyor is hollow, semipermeable membranes with different permeabilities are placed on its two opposite surfaces, the inner space of the screw conveyor is divided by an impenetrable screw-like partition into two cavities, each of which communicates with one of the permeate discharge pipes, and the solution mixing agent is made in the form of a drum and installed with the possibility of rotation above the upper end of the pipe.

2. The apparatus according to claim 1, characterized in that the upper part of the drum is equipped with a guide visor.