RU2280496C1 - Membrane apparatus with the variable section of the stream - Google Patents

Membrane apparatus with the variable section of the stream Download PDF

Info

Publication number
RU2280496C1
RU2280496C1 RU2005101157/15A RU2005101157A RU2280496C1 RU 2280496 C1 RU2280496 C1 RU 2280496C1 RU 2005101157/15 A RU2005101157/15 A RU 2005101157/15A RU 2005101157 A RU2005101157 A RU 2005101157A RU 2280496 C1 RU2280496 C1 RU 2280496C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
truncated cones
cylinders
porous body
diameter
porous
Prior art date
Application number
RU2005101157/15A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005101157A (en
Inventor
Иван Тихонович Кретов (RU)
Иван Тихонович Кретов
Андрей Иванович Ключников (RU)
Андрей Иванович Ключников
Дина Васильевна Ключникова (RU)
Дина Васильевна Ключникова
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежская государственная технологическая академия"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежская государственная технологическая академия" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежская государственная технологическая академия"
Priority to RU2005101157/15A priority Critical patent/RU2280496C1/en
Publication of RU2005101157A publication Critical patent/RU2005101157A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2280496C1 publication Critical patent/RU2280496C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124Water desalination
    • Y02A20/131Reverse-osmosis

Abstract

FIELD: separation, concentration and desalination of solutions.
SUBSTANCE: the invention is pertaining to the field of separation, concentration and desalination of solutions by the methods of the reverse osmosis and ultrafiltration. The technical result of the invention is the increased productivity of the membrane apparatus due to improvement of the hydrodynamic impact on the separated stream. The membrane apparatus contains: the tubular membrane module made in the form of two coaxially arranged porous bodies with the applied on them semipermeable membranes; the branch pipes for inlet of the source solution, withdrawal of the filtrate and the concentrate. One porous body is made in the form of the stationary hollow cylinder, which inner surface is made in the form of the narrowing downward truncated cones sharply transforming into the cylinders, which diameter is bigger than the diameter of the smallest base of the truncated cones and is equal to the diameter of the bigger base of the truncated cones, and the butt planes of the smallest and greatest bases of the truncated cones coincide with the butt planes of the cylinders. The other porous body is made in the form of the mobile hollow cylinder, which outer surface is made in the form of the expanding truncated cones sharply transforming into the cylinders, the diameter of which is less than the diameter of the greater base of the truncated cones and is equal to the diameter of the smallest base of the truncated cones, and the butt planes of the greater and the smaller bases of the truncated cones coincide with the butt planes of the cylinders. The movable porous body is mounted inside the stationary porous body with a capability of the reciprocated motion with the help of the friction units. At alignment of the butt planes of the truncated cones and the cylinders of the stationary and the movable porous bodies between the surfaces of the truncated cones forms the narrowing conical channel with the minimum annular gap, at the outlet of which the stream of the escaping solution experiences the greatest vortex in the formed cylindrical channel.
EFFECT: the invention ensures the increased productivity of the membrane apparatus due to improvement of the hydrodynamic impact on the separated stream.
5 dwg

Description

Изобретение относится к области разделения, концентрирования и опреснения различных растворов методами обратного осмоса и ультрафильтрации и может быть использовано в пищевой, фармацевтической, микробиологической промышленности, а также на предприятиях агропромышленного комплекса.The invention relates to the field of separation, concentration and desalination of various solutions by reverse osmosis and ultrafiltration methods and can be used in the food, pharmaceutical, microbiological industry, as well as in agricultural enterprises.

Известен мембранный аппарат с нестационарной гидродинамикой (Пат. 2174432, Российская Федерация, МПК7 В 01 D 63/06. Мембранный аппарат с нестационарной гидродинамикой [Текст] / Кретов И.Т., Шахов С.В., Ключников А.И., Ряжских В.И.; заявитель Воронеж. гос. технол. акад. - 2000130308/12; заявл. 04.12.00; опубл. 10.10.01. Бюл. № 28. - 5 с.: ил.), содержащий трубчатые мембранные модули, патрубки для ввода исходного раствора, вывода фильтрата и концентрата и непроницаемый рукав, расположенный коаксиально мембранной поверхности.Known membrane apparatus with unsteady hydrodynamics (Pat. 2174432, Russian Federation, IPC 7 01 D 63/06. Membrane apparatus with unsteady hydrodynamics [Text] / Kretov IT, Shakhov SV, Klyuchnikov AI, Ryazhskikh V.I .; applicant Voronezh State Technological Acad. - 2000130308/12; application 04.12.00; publ. 10.10.01. Bull. No. 28. - 5 pp .: ill.) Containing tubular membrane modules , nozzles for introducing the initial solution, withdrawing the filtrate and concentrate and an impermeable sleeve located coaxially to the membrane surface.

Недостатком известного аппарата является неэффективность работы мембран в ламинарном режиме, низкая степень очистки мембранной поверхности при установившемся режиме.A disadvantage of the known apparatus is the inefficiency of the membranes in the laminar mode, the low degree of cleaning of the membrane surface in the steady state.

Технической задачей изобретения является повышение производительности мембранного аппарата за счет улучшения гидродинамического воздействия на разделяемый поток вследствие снижения слоя высокой концентрации, образующегося на мембране, и его уноса.An object of the invention is to increase the productivity of the membrane apparatus by improving the hydrodynamic effect on the shared flow due to the reduction of the high concentration layer formed on the membrane and its entrainment.

Техническая задача достигается тем, что в мембранном аппарате с переменным сечением потока, включающем трубчатый мембранный модуль, выполненный в виде двух коаксиально расположенных пористых тел с нанесенными на них полупроницаемыми мембранами, патрубки для ввода исходного раствора, вывода фильтрата и концентрата, новым является то, что одно пористое тело выполнено в виде неподвижного полого цилиндра, внутренняя поверхность которого выполнена в виде сужающихся усеченных конусов, резко переходящих в цилиндры, диаметр которых больше диаметра меньшего основания усеченных конусов и равен диаметру большего основания усеченных конусов, а торцевые плоскости меньшего и большего оснований усеченных конусов совпадают с торцевыми плоскостями цилиндров, другое пористое тело выполнено в виде подвижного полого цилиндра, наружная поверхность которого выполнена в виде расширяющихся усеченных конусов, резко переходящих в цилиндры, диаметр которых меньше диаметра большего основания усеченных конусов и равен диаметру меньшего основания усеченных конусов, а торцевые плоскости большего и меньшего оснований усеченных конусов совпадают с торцевыми плоскостями цилиндров, подвижное пористое тело установлено в неподвижном пористом теле с возможностью возвратно-поступательного перемещения при помощи узлов трения, углы наклона образующих усеченных конусов неподвижного и подвижного пористых тел выбираются равными, а их величина и диаметры меньшего основания усеченных конусов и цилиндров неподвижной пористой детали и диаметры большего основания усеченных конусов и цилиндров подвижной пористой детали выбираются таким образом, чтобы при совмещении торцевых плоскостей усеченных конусов и цилиндров неподвижного и подвижного пористых тел между поверхностями усеченных конусов образовывался сужающийся конический канал с минимальным кольцевым зазором, на выходе из которого поток исходного раствора испытывал бы наибольшее завихрение в образованном цилиндрическом канале, а при совмещении торцевых плоскостей усеченных конусов неподвижного и подвижного пористых тел с торцевыми плоскостями цилиндров этих тел образовывался канал переменного сечения, подвижное пористое тело заглушено с одной стороны толкателем, перемещающимся в корпусной детали одного узла трения, а с другой стороны - направляющей втулкой, внутренняя поверхность которой выполнена в виде сужающегося сопла, перемещающейся во фланце другого узла трения, концевые части направляющей втулки и патрубка для удаления фильтрата из внутреннего пространства подвижного пористого тела герметично соединены между собой посредством гофрированного элемента, имеющего повышенный характер упругих деформаций, один узел трения выполнен в виде корпусной цилиндрической детали, на внутренней поверхности которой имеются кольцевые треугольные проточки для размещения металлических шариков, обеспечивающих возвратно-поступательное перемещение подвижного пористого тела, другой узел трения выполнен в виде фланца, в центральной части которого имеется отверстие, на внутренней поверхности которого также имеются кольцевые треугольные проточки для размещения металлических шариков, обеспечивающих возвратно-поступательное перемещение подвижного пористого тела, фланцы узлов трения выполнены с отверстиями, расположенными по окружности, диаметр которой охватывает эти отверстия в точке их касания и равен диаметру цилиндров неподвижного пористого тела.The technical problem is achieved in that in a membrane apparatus with a variable flow cross section, including a tubular membrane module, made in the form of two coaxially arranged porous bodies with semi-permeable membranes deposited on them, pipes for introducing the initial solution, output of the filtrate and concentrate, is new that one porous body is made in the form of a stationary hollow cylinder, the inner surface of which is made in the form of tapering truncated cones, abruptly turning into cylinders whose diameter is larger than the ameter of the smaller base of the truncated cones is equal to the diameter of the larger base of the truncated cones, and the end planes of the smaller and larger bases of the truncated cones coincide with the end planes of the cylinders, the other porous body is made in the form of a movable hollow cylinder, the outer surface of which is made in the form of expanding truncated cones, sharply passing into cylinders whose diameter is less than the diameter of the larger base of the truncated cones and equal to the diameter of the smaller base of the truncated cones, and the end planes are the larger and smaller bases of the truncated cones coincide with the end planes of the cylinders, the movable porous body is mounted in a stationary porous body with the possibility of reciprocating movement using friction units, the angles of inclination of the generatrices of the truncated cones of the fixed and movable porous bodies are chosen equal, and their size and diameters are smaller the bases of the truncated cones and cylinders of the stationary porous part and the diameters of the larger base of the truncated cones and cylinders of the movable porous part are selected so that when the end planes of the truncated cones and cylinders of the fixed and moving porous bodies are combined between the surfaces of the truncated cones, a tapering conical channel with a minimum annular gap is formed, at the outlet of which the flow of the initial solution would experience the greatest turbulence in the formed cylindrical channel, and when the planes of the truncated cones of the fixed and moving porous bodies with the end surfaces of the cylinders of these bodies formed a channel of variable cross section, the moving porous body is drowned out on one side by a pusher moving in the body part of one friction unit, and on the other hand by a guide sleeve, the inner surface of which is made in the form of a tapering nozzle moving in the flange of the other friction unit, the end parts of the guide sleeve and the nozzle to remove the filtrate from the inner space of the moving porous body are hermetically interconnected by means of a corrugated element having an increased character of elastic deformations, one friction unit is made In the form of a cylindrical body part, on the inner surface of which there are annular triangular grooves for accommodating metal balls providing reciprocating movement of the moving porous body, the other friction unit is made in the form of a flange, in the central part of which there is an opening, on the inner surface of which there are also annular triangular grooves for the placement of metal balls, providing reciprocating movement of the moving porous body, the flanges of the nodes the friction is made with holes located around a circle whose diameter covers these holes at the point of contact and is equal to the diameter of the cylinders of the stationary porous body.

На фиг.1 изображен разрез описываемого аппарата; на фиг.2 - разрез узла трения со стороны толкателя подвижного пористого тела; на фиг.3 - то же, но со стороны направляющей втулки подвижного пористого тела; на фиг.4 - схема гидродинамического процесса при совмещении торцевых плоскостей усеченных конусов и цилиндров неподвижного и подвижного пористых тел; на фиг.5 - то же, но при совмещении торцевых плоскостей усеченных конусов неподвижного и подвижного пористых тел с торцевыми плоскостями цилиндров этих тел.Figure 1 shows a section of the described apparatus; figure 2 is a section of the friction node on the side of the pusher of the movable porous body; figure 3 is the same, but from the side of the guide sleeve of the movable porous body; figure 4 - diagram of the hydrodynamic process when combining the end planes of truncated cones and cylinders of a stationary and a moving porous bodies; figure 5 is the same, but when combining the end planes of the truncated cones of the stationary and moving porous bodies with the end planes of the cylinders of these bodies.

Мембранный аппарат (фиг.1) содержит трубчатый мембранный модуль, выполненный в виде двух коаксиально расположенных пористых тел 1 и 2 с нанесенными полупроницаемыми мембранами 3, патрубки для ввода исходного раствора 4, вывода фильтрата 5 и 6, концентрата 7.The membrane apparatus (Fig. 1) contains a tubular membrane module made in the form of two coaxially arranged porous bodies 1 and 2 coated with semipermeable membranes 3, nozzles for introducing the initial solution 4, outputting the filtrate 5 and 6, concentrate 7.

Пористое тело 1 выполнено в виде неподвижного полого цилиндра, внутренняя поверхность которого выполнена в виде сужающихся усеченных конусов, резко переходящих в цилиндры, диаметр которых больше диаметра меньшего основания усеченных конусов и равен диаметру большего основания усеченных конусов, а торцевые плоскости меньшего и большего оснований усеченных конусов совпадают с торцевыми плоскостями цилиндров.The porous body 1 is made in the form of a stationary hollow cylinder, the inner surface of which is made in the form of tapering truncated cones, abruptly turning into cylinders whose diameter is larger than the diameter of the smaller base of the truncated cones and equal to the diameter of the larger base of the truncated cones, and the end planes of the smaller and larger bases of the truncated cones coincide with the end planes of the cylinders.

На внутренних поверхностях усеченных конусов и цилиндров неподвижного пористого тела 1 расположена полупроницаемая мембрана 3.On the inner surfaces of the truncated cones and cylinders of the stationary porous body 1 is a semi-permeable membrane 3.

Пористое тело 2 выполнено в виде подвижного полого цилиндра, наружная поверхность которого выполнена в виде расширяющихся усеченных конусов, резко переходящих в цилиндры, диаметр которых меньше диаметра большего основания усеченных конусов и равен диаметру меньшего основания усеченных конусов, а торцевые плоскости большего и меньшего оснований усеченных конусов совпадают с торцевыми плоскостями цилиндров.The porous body 2 is made in the form of a movable hollow cylinder, the outer surface of which is made in the form of expanding truncated cones, abruptly turning into cylinders whose diameter is less than the diameter of the larger base of the truncated cones and equal to the diameter of the smaller base of the truncated cones, and the end planes of the larger and smaller bases of the truncated cones coincide with the end planes of the cylinders.

На наружных поверхностях усеченных конусов и цилиндров подвижного пористого тела 1 расположена полупроницаемая мембрана 3.On the outer surfaces of the truncated cones and cylinders of the movable porous body 1 is a semi-permeable membrane 3.

Углы наклона образующих усеченных конусов неподвижного 1 и подвижного 2 пористых тел выбираются равными, а их величина и диаметры меньшего основания усеченных конусов и цилиндров неподвижной пористой детали 1 и диаметры большего основания усеченных конусов и цилиндров подвижной пористой детали 2 выбираются таким образом, чтобы при совмещении торцевых плоскостей усеченных конусов и цилиндров неподвижного 1 и подвижного 2 пористых тел между поверхностями усеченных конусов образовывался сужающийся конический канал с минимальным кольцевым зазором, на выходе из которого поток исходного раствора испытывал бы наибольшее завихрение в образованном цилиндрическом канале, а при совмещении торцевых плоскостей усеченных конусов неподвижного 1 и подвижного 2 пористых тел с торцевыми плоскостями цилиндров этих тел образовывался канал переменного сечения.The angles of inclination of the generators of the truncated cones of the stationary 1 and movable 2 porous bodies are chosen equal, and their size and the diameters of the smaller base of the truncated cones and cylinders of the stationary porous part 1 and the diameters of the larger base of the truncated cones and cylinders of the movable porous part 2 are selected so that when the end faces are aligned planes of truncated cones and cylinders of fixed 1 and movable 2 porous bodies between the surfaces of the truncated cones a tapering conical channel with a minimum annular a gap at the outlet of which the flow of the initial solution would experience the greatest turbulence in the formed cylindrical channel, and when the end planes of the truncated cones of the fixed 1 and movable 2 porous bodies are combined with the end surfaces of the cylinders of these bodies, a channel of variable cross section is formed.

Пористые тела 1 и 2 коаксиально расположены в цилиндре 8, выполненном из непроницаемого материала.Porous bodies 1 and 2 are coaxially arranged in a cylinder 8 made of impermeable material.

Торцевые плоскости неподвижного пористого тела 1 и цилиндра 8 герметично соединены между собой при помощи фланцевых соединений 9, на боковых поверхностях которых неподвижно установлены с одной стороны камера 10 для ввода исходного раствора через патрубок 4, а с другой стороны - камера 11 для вывода фильтрата и концентрата через патрубки 5 и 7 соответственно.The end planes of the stationary porous body 1 and cylinder 8 are hermetically connected to each other by means of flange joints 9, on the lateral surfaces of which are fixedly mounted on one side of the chamber 10 for input of the initial solution through the pipe 4, and on the other hand, the chamber 11 for the output of the filtrate and concentrate through pipes 5 and 7, respectively.

Цилиндр 8 снабжен патрубком 6 для удаления фильтрата из пространства, образованного наружной поверхностью неподвижного пористого тела 1 и внутренней поверхностью цилиндра 8.The cylinder 8 is equipped with a pipe 6 for removing the filtrate from the space formed by the outer surface of the stationary porous body 1 and the inner surface of the cylinder 8.

Подвижное пористое тело 2 коаксиально установлено в неподвижном пористом теле 1 с возможностью возвратно-поступательного перемещения при помощи узлов трения, расположенных в соответствующих фланцевых соединениях 9.The movable porous body 2 is coaxially mounted in the stationary porous body 1 with the possibility of reciprocating movement using friction units located in the corresponding flange joints 9.

Подвижное пористое тело 2 заглушено с одной стороны толкателем 12, перемещающимся в корпусной детали 13 одного узла трения, а с другой - направляющей втулкой 14, внутренняя поверхность которой выполнена в виде сужающегося сопла, перемещающейся во фланце 15 другого узла трения.The movable porous body 2 is drowned out on one side by a pusher 12 moving in the body part 13 of one friction unit, and on the other hand, by a guide sleeve 14, the inner surface of which is made in the form of a tapering nozzle moving in the flange 15 of the other friction unit.

Толкатель 12 и направляющая втулка 14 неподвижно установлены внутри подвижного пористого тела 2 при помощи штифтов 16.The pusher 12 and the guide sleeve 14 are fixedly mounted inside the movable porous body 2 using pins 16.

Концевые части направляющей втулки 14 и патрубка 5 для удаления фильтрата из внутреннего пространства подвижного пористого тела 2 соединены между собой посредством гофрированного элемента 17, имеющего повышенный характер упругих деформаций при помощи быстросъемных хомутов 18.The end parts of the guide sleeve 14 and the nozzle 5 for removing the filtrate from the inner space of the moving porous body 2 are interconnected by means of a corrugated element 17 having an increased character of elastic deformation with quick-release clamps 18.

Один узел трения (фиг.2) выполнен в виде корпусной цилиндрической детали 13, присоединенной к фланцу 19, на внутренней поверхности которой имеются кольцевые треугольные проточки для размещения металлических шариков 20, обеспечивающих возвратно-поступательное перемещение подвижного пористого тела 2.One friction unit (Fig. 2) is made in the form of a cylindrical body part 13 connected to the flange 19, on the inner surface of which there are annular triangular grooves for accommodating metal balls 20, providing reciprocating movement of the moving porous body 2.

На внутренней поверхности корпусной цилиндрической детали 13 одного узла трения также имеются кольцевые проточки для размещения сальникового уплотнения 21 и пружины 22.On the inner surface of the housing cylindrical part 13 of one friction unit there are also annular grooves for accommodating the stuffing box seal 21 and spring 22.

Другой узел трения (фиг.3) выполнен в виде фланца 15, в центральной части которого имеется отверстие, на внутренней поверхности которого также имеются кольцевые треугольные проточки для размещения металлических шариков 20, обеспечивающих возвратно-поступательное перемещение подвижного пористого тела 2.Another friction unit (Fig. 3) is made in the form of a flange 15, in the central part of which there is an opening, on the inner surface of which there are also annular triangular grooves for accommodating metal balls 20, providing reciprocating movement of the moving porous body 2.

Выполнение кольцевых и продольных проточек треугольными позволяет снизить коэффициент трения в узлах трения и полностью исключить возможность проворачивания подвижного пористого тела 2 внутри неподвижного пористого тела 1.The implementation of the annular and longitudinal grooves triangular allows you to reduce the coefficient of friction in the friction units and completely exclude the possibility of turning the movable porous body 2 inside the stationary porous body 1.

Фланцы 15 и 19 соответствующих узлов трения выполнены с отверстиями, расположенными по окружности, диаметр которой охватывает эти отверстия в точке их касания и равен диаметру цилиндрического участка неподвижного пористого тела 1.Flanges 15 and 19 of the corresponding friction units are made with holes located in a circle, the diameter of which covers these holes at the point of contact and is equal to the diameter of the cylindrical section of the stationary porous body 1.

Для обеспечения возвратно-поступательного перемещения подвижного пористого тела 2 внутри неподвижного пористого тела 1 имеется электромагнит 23, неподвижно установленный во фланцевом соединении 24 корпусной цилиндрической детали 13 узла трения, якорь которого неподвижно соединен с толкателем 12 подвижного пористого тела 2.To ensure the reciprocating movement of the movable porous body 2 inside the stationary porous body 1 there is an electromagnet 23 fixedly mounted in the flange connection 24 of the housing cylindrical part 13 of the friction unit, the anchor of which is fixedly connected to the pusher 12 of the movable porous body 2.

Мембранный аппарат работает следующим образом.Membrane apparatus operates as follows.

Вначале осуществляют подачу электрического тока на обмотки электромагнита 23, в результате которой якорь (не показан), соединенный с толкателем 12 подвижного пористого тела 2, совершая поступательное перемещение в корпусной цилиндрической детали 13 и фланце 15 узлов трения, сжимает пружину 22 и переходит из своего начального положения в конечное, при котором совершается работа по удерживанию подвижного пористого тела 2 внутри неподвижного пористого тела 1 в положении, при котором совмещены торцевые плоскости усеченных конусов неподвижного 1 и подвижного 2 пористых тел с торцевыми плоскостями цилиндров этих тел, т.е. образуется канал переменного сечения.First, an electric current is supplied to the windings of the electromagnet 23, as a result of which an armature (not shown) connected to the pusher 12 of the moving porous body 2, translationally moving in the cylindrical body part 13 and the flange 15 of the friction units, compresses the spring 22 and passes from its initial the final position, in which the work is carried out to hold the moving porous body 2 inside the stationary porous body 1 in a position in which the end planes of the truncated cones of the stationary 1 are aligned 2 porous bodies movable with the end planes of the cylinder body, i.e., a channel of variable cross section is formed.

Затем исходный раствор подается с помощью патрубка 4 в камеру 10, откуда он, пройдя отверстия во фланце 19 фланцевого соединения 9, направляется в мембранный канал переменного сечения.Then, the initial solution is supplied using the pipe 4 to the chamber 10, from where it, having passed the holes in the flange 19 of the flange connection 9, is sent to the membrane channel of variable cross section.

Прошедший через полупроницаемую мембрану 3 неподвижного пористого тела 1 фильтрат поступает в полость, образованную наружной поверхностью неподвижного пористого тела 1 и внутренней поверхностью цилиндра 8, откуда он отводится при помощи патрубка 6.Passed through a semipermeable membrane 3 of the immobile porous body 1, the filtrate enters the cavity formed by the outer surface of the immobile porous body 1 and the inner surface of the cylinder 8, from where it is discharged using the pipe 6.

Одновременно с этим, прошедший через полупроницаемую мембрану 3 подвижного пористого тела фильтрат поступает в полость, образованную торцевой плоскостью толкателя 12 и внутренней поверхностью подвижного пористого тела 2, откуда он удаляется при помощи патрубка 5, соединенного с направляющей втулкой 14 подвижного пористого тела 2 посредством гофрированного элемента 17. Образующийся концентрат отводится через отверстия во фланце 15 фланцевого соединения 9 в камеру 11, откуда удаляется при помощи патрубка 7.At the same time, the filtrate passing through the semipermeable membrane 3 of the movable porous body enters the cavity formed by the end plane of the pusher 12 and the inner surface of the movable porous body 2, from where it is removed by means of a pipe 5 connected to the guide sleeve 14 of the movable porous body 2 by means of a corrugated element 17. The resulting concentrate is discharged through the holes in the flange 15 of the flange connection 9 into the chamber 11, from where it is removed using the pipe 7.

После того как понизятся селективность и проницаемость полупроницаемых мембран 3 неподвижного 1 и подвижного 2 пористых тел, отключают подачу электрического тока на обмотке электромагнита 23, в результате чего, под действием пружины 22 якорь (не показан), совершая поступательное перемещение в корпусной цилиндрической детали 13 и фланце 15 узлов трения, переходит из своего конечного положения в начальное, при котором совмещены торцевые плоскости усеченных конусов и цилиндров неподвижного 1 и подвижного 2 пористых тел, т.е. между наружными поверхностями усеченных конусов неподвижного 1 и подвижного 2 пористых тел образуются сужающиеся конические каналы с минимальным кольцевым зазором.After the selectivity and permeability of the semipermeable membranes 3 of the fixed 1 and the movable 2 porous bodies are reduced, the electric current is turned off on the winding of the electromagnet 23, as a result of which, under the action of the spring 22, an armature (not shown), translationally moving in the cylindrical body part 13 and the flange 15 of the friction units, passes from its final position to the initial one, at which the end planes of the truncated cones and cylinders of the fixed 1 and moving 2 porous bodies are combined, i.e. between the outer surfaces of the truncated cones of the fixed 1 and moving 2 porous bodies, tapering conical channels with a minimum annular gap are formed.

При образовании сужающихся конических каналов между наружными поверхностями усеченных конусов неподвижного 1 и подвижного 2 пористых тел поток исходного раствора, направляясь в эти сужающиеся конические каналы, претерпевает увеличение скорости и уменьшение давления, т.е. изменение основных гидродинамических характеристик.With the formation of tapering conical channels between the outer surfaces of the truncated cones of the stationary 1 and moving 2 porous bodies, the flow of the initial solution, heading into these tapering conical channels, undergoes an increase in speed and a decrease in pressure, i.e. change in basic hydrodynamic characteristics.

На выходе потока исходного раствора через минимальные кольцевые зазоры сужающихся конических каналов неподвижного 1 и подвижного 2 пористого тел происходит резкое уменьшение его скорости и резкое увеличение давления в образованном цилиндрическом канале. Одновременно с этим, поток исходного раствора при данных гидродинамических условиях срывается с углов усеченных конусов неподвижного 1 и подвижного 2 пористых тел (фиг.4) и попадает в цилиндрический канал, в котором между потоком и поверхностями полупроницаемых мембран образуются вихревые потоки, приводящие к срыву слоя высокой концентрации с их поверхности и его уносу вместе с концентратом в камеру 11, откуда они удаляются с помощью патрубка 7. Одновременно с этим, основной вихревой поток исходного раствора порождает другие, более мелкие вихревые потоки, которые уносятся основным вихревым потоком вдоль оси трубчатого мембранного модуля, приводя к удалению слоя высокой концентрации на всем участке полупроницаемых мембран 3 поверхностей усеченных конусов и цилиндров неподвижного 1 и подвижного 2 пористых тел.At the outlet of the flow of the initial solution through the minimum annular gaps of the narrowing conical channels of the stationary 1 and mobile 2 porous bodies, there is a sharp decrease in its speed and a sharp increase in pressure in the formed cylindrical channel. At the same time, the flow of the initial solution under given hydrodynamic conditions breaks off from the angles of the truncated cones of the fixed 1 and moving 2 porous bodies (Fig. 4) and enters the cylindrical channel in which vortex flows are formed between the flow and the surfaces of the semipermeable membranes, leading to the breakdown of the layer high concentration from their surface and its entrainment together with the concentrate into the chamber 11, from where they are removed using the pipe 7. At the same time, the main vortex flow of the initial solution gives rise to other, smaller their flow, which is carried away by the main vortex flow along the axis of the tubular membrane module, leading to the removal of a high concentration layer over the entire section of semipermeable membranes 3 of the surfaces of truncated cones and cylinders of fixed 1 and moving 2 porous bodies.

После этого снова осуществляют подачу электрического тока на обмотки электромагнита 23, якорь (не показан) занимает положение, при котором образуется канал переменного сечения. Смена положений подвижного пористого тела 2 относительно неподвижного пористого тела 1 приводит к резкому увеличению давления потока исходного раствора, приводящему к дополнительной его турбулизации в канале переменного сечения.After that, the electric current is again supplied to the windings of the electromagnet 23, the armature (not shown) occupies a position in which a channel of variable cross section is formed. A change in the position of the moving porous body 2 relative to the stationary porous body 1 leads to a sharp increase in the pressure of the flow of the initial solution, leading to its additional turbulization in the channel of variable cross section.

Поскольку давление потока исходного раствора на начальных участках усеченных конусов неподвижного 1 и подвижного 2 пористых тел выше, чем на конечных, причин к возникновению вихревых потоков и их срывов с углов усеченных конусов неподвижного 1 и подвижного 2 пористых тел нет (фиг.5). Поток исходного раствора при данном положении подвижного пористого тела 2 омывает поверхности полупроницаемых мембран 3, удаляя, таким образом, слой высокой концентрации и восстанавливая их селективность и проницаемость.Since the pressure flow of the initial solution in the initial sections of the truncated cones of the stationary 1 and movable 2 porous bodies is higher than on the final ones, there are no reasons for the appearance of vortex flows and their stalls from the angles of the truncated cones of the stationary 1 and movable 2 porous bodies (Fig. 5). The flow of the initial solution at a given position of the moving porous body 2 washes the surfaces of semipermeable membranes 3, thus removing the high concentration layer and restoring their selectivity and permeability.

После этого все процессы повторяются аналогично описанным выше.After that, all processes are repeated as described above.

Данный мембранный аппарат позволяет обеспечить:This membrane apparatus allows you to provide:

- низкий уровень концентрационной поляризации на поверхностях полупроницаемых мембран за счет периодического изменения их положений друг относительно друга, приводящего к резкой смене гидродинамического режима в мембранном канале переменного сечения трубчатого мембранного модуля;- a low level of concentration polarization on the surfaces of semipermeable membranes due to periodic changes in their positions relative to each other, leading to a sharp change in the hydrodynamic regime in the membrane channel of a variable section of the tubular membrane module;

- широкий диапазон производительности мембранного аппарата за счет изменения времени срабатывания обмоток электромагнита;- a wide range of performance of the membrane apparatus due to a change in the response time of the electromagnet windings;

- полную герметизацию отвода фильтрата из поступательно перемещающейся детали за счет применения упругого гофрированного элемента, герметично соединенного с выводными частями детали и патрубка для удаления фильтрата;- complete sealing of the discharge of the filtrate from the translationally moving part through the use of an elastic corrugated element hermetically connected to the lead parts of the part and the pipe to remove the filtrate;

- устранение застойных зон внутри мембранного канала с переменным сечением потока за счет выполнения фланцевых соединений с отверстиями, расположенными по окружности, диаметр которой охватывает эти отверстия в точке их касания и равен диаметру цилиндрических участков неподвижной детали.- elimination of stagnant zones inside the membrane channel with a variable flow cross section due to the implementation of flange connections with holes located around a circle whose diameter covers these holes at the point of contact and is equal to the diameter of the cylindrical sections of the stationary part.

Claims (1)

Мембранный аппарат с переменным сечением потока, включающий трубчатый мембранный модуль, выполненный в виде двух коаксиально расположенных пористых тел, с нанесенными на них полупроницаемыми мембранами, патрубки для ввода исходного раствора, вывода фильтрата и концентрата, отличающийся тем, что одно пористое тело выполнено в виде неподвижного полого цилиндра, внутренняя поверхность которого выполнена в виде сужающихся усеченных конусов, резко переходящих в цилиндры, диаметр которых больше диаметра меньшего основания усеченных конусов и равен диаметру большего основания усеченных конусов, а торцевые плоскости меньшего и большего оснований усеченных конусов совпадают с торцевыми плоскостями цилиндров, другое пористое тело выполнено в виде подвижного полого цилиндра, наружная поверхность которого выполнена в виде расширяющихся усеченных конусов, резко переходящих в цилиндры, диаметр которых меньше диаметра большего основания усеченных конусов и равен диаметру меньшего основания усеченных конусов, а торцевые плоскости большего и меньшего оснований усеченных конусов совпадают с торцевыми плоскостями цилиндров, подвижное пористое тело установлено в неподвижном пористом теле с возможностью возвратно-поступательного перемещения при помощи узлов трения, углы наклона образующих усеченных конусов неподвижного и подвижного пористых тел выбираются равными, а их величина и диаметры меньшего основания усеченных конусов и цилиндров неподвижной пористой детали и диаметры большего основания усеченных конусов и цилиндров подвижной пористой детали выбираются таким образом, чтобы при совмещении торцевых плоскостей усеченных конусов и цилиндров неподвижного и подвижного пористых тел между поверхностями усеченных конусов образовывался сужающийся конический канал с минимальным кольцевым зазором, на выходе из которого поток исходного раствора испытывал бы наибольшее завихрение в образованном цилиндрическом канале, а при совмещении торцевых плоскостей усеченных конусов неподвижного и подвижного пористых тел с торцевыми плоскостями цилиндров этих тел образовывался канал переменного сечения, подвижное пористое тело заглушено с одной стороны толкателем, перемещающимся в корпусной детали одного узла трения, а с другой стороны - направляющей втулкой, внутренняя поверхность которой выполнена в виде сужающегося сопла, перемещающейся во фланце другого узла трения, концевые части направляющей втулки и патрубка для удаления фильтрата из внутреннего пространства подвижного пористого тела герметично соединены между собой посредством гофрированного элемента, имеющего повышенный характер упругих деформаций, один узел трения выполнен в виде корпусной цилиндрической детали, на внутренней поверхности которой имеются кольцевые треугольные проточки для размещения металлических шариков, обеспечивающих возвратно-поступательное перемещение подвижного пористого тела, другой узел трения выполнен в виде фланца, в центральной части которого имеется отверстие, на внутренней поверхности которого также имеются кольцевые треугольные проточки для размещения металлических шариков, обеспечивающих возвратно-поступательное перемещение подвижного пористого тела, фланцы узлов трения выполнены с отверстиями, расположенными по окружности, диаметр которой охватывает эти отверстия в точке их касания и равен диаметру цилиндров неподвижного пористого тела.A membrane apparatus with a variable flow cross section, including a tubular membrane module made in the form of two coaxially arranged porous bodies with semi-permeable membranes deposited on them, nozzles for introducing the initial solution, output of the filtrate and concentrate, characterized in that one porous body is made in the form of a fixed hollow cylinder, the inner surface of which is made in the form of tapering truncated cones, abruptly turning into cylinders whose diameter is larger than the diameter of the smaller base of the truncated cone in and equal to the diameter of the larger base of the truncated cones, and the end planes of the smaller and larger bases of the truncated cones coincide with the end planes of the cylinders, the other porous body is made in the form of a movable hollow cylinder, the outer surface of which is made in the form of expanding truncated cones, sharply turning into cylinders, diameter which are smaller than the diameter of the larger base of the truncated cones and equal to the diameter of the smaller base of the truncated cones, and the end planes of the larger and smaller bases of the truncated cone owes coincide with the end planes of the cylinders, the movable porous body is mounted in a stationary porous body with the possibility of reciprocating movement using friction units, the angles of inclination of the truncated cones of the stationary and movable porous bodies are chosen equal, and their size and diameters of the smaller base of the truncated cones and cylinders fixed porous parts and the diameters of the larger base of the truncated cones and cylinders of the moving porous parts are selected so that when combining the end of the planes of the truncated cones and cylinders of the stationary and movable porous bodies between the surfaces of the truncated cones, a tapering conical channel with a minimum annular gap was formed, at the exit of which the flow of the initial solution would experience the greatest swirl in the formed cylindrical channel, and when the end planes of the truncated cones of the fixed and moving porous are combined bodies with end planes of cylinders of these bodies, a channel of variable cross section was formed, the moving porous body is drowned with one torons with a pusher moving in the body part of one friction unit, and on the other hand, with a guide sleeve, the inner surface of which is made in the form of a tapering nozzle moving in the flange of another friction unit, the end parts of the guide sleeve and pipe to remove the filtrate from the inner space of the moving porous body hermetically interconnected by means of a corrugated element having an increased character of elastic deformations, one friction unit is made in the form of a cylindrical body part, on the inner surface of which there are annular triangular grooves for accommodating metal balls providing reciprocating movement of the moving porous body, the other friction unit is made in the form of a flange, in the central part of which there is an opening, on the inner surface of which there are also annular triangular grooves for accommodating metal balls providing reciprocating movement of the moving porous body, the flanges of the friction units are made with holes located GOVERNMENTAL circumferential diameter of which covers these holes at their point of tangency and equal to the diameter of the fixed cylinders of the porous body.
RU2005101157/15A 2005-01-19 2005-01-19 Membrane apparatus with the variable section of the stream RU2280496C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005101157/15A RU2280496C1 (en) 2005-01-19 2005-01-19 Membrane apparatus with the variable section of the stream

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005101157/15A RU2280496C1 (en) 2005-01-19 2005-01-19 Membrane apparatus with the variable section of the stream

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005101157A RU2005101157A (en) 2006-06-27
RU2280496C1 true RU2280496C1 (en) 2006-07-27

Family

ID=36714490

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005101157/15A RU2280496C1 (en) 2005-01-19 2005-01-19 Membrane apparatus with the variable section of the stream

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2280496C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2506990C1 (en) * 2012-07-03 2014-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" (ФГБОУ ВПО "ВГУИТ") Membrane apparatus with transient hydrodynamics
RU2560417C1 (en) * 2014-04-22 2015-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежский государственный университет инженерных технологий (ФГБОУ ВПО ВГУИТ) Membrane apparatus

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112334656A (en) * 2018-12-03 2021-02-05 开利公司 Membrane purging system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2506990C1 (en) * 2012-07-03 2014-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" (ФГБОУ ВПО "ВГУИТ") Membrane apparatus with transient hydrodynamics
RU2560417C1 (en) * 2014-04-22 2015-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежский государственный университет инженерных технологий (ФГБОУ ВПО ВГУИТ) Membrane apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005101157A (en) 2006-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2280496C1 (en) Membrane apparatus with the variable section of the stream
DE60112794D1 (en) METHOD AND DEVICE FOR EXTRUDING A TUBE FOIL
US11712669B2 (en) Apparatus in the form of a unitary, single-piece structure configured to generate and mix ultra-fine gas bubbles into a high gas concentration aqueous solution
FI124070B (en) Device for removing finely divided solids from the liquid flow
AU2023203208A1 (en) Apparatus and method for generating and mixing ultrafine gas bubbles into a high gas concentration aqueous solution
RU2506990C1 (en) Membrane apparatus with transient hydrodynamics
RU2628780C1 (en) Packed scrubber
RU2506991C1 (en) Apparatus for membrane concentration
DE102005056001A1 (en) Static in-line separator for removal of finely dispersed liquid from gas stream, e.g. oil and water from compressed air, provides impingement and full reversal of flow direction enabled by elliptical section inlet duct
RU2318583C1 (en) Apparatus used for the diaphragm concentration
RU2505346C2 (en) Apparatus for membrane separation
RU2630087C1 (en) Air cleaning device in vibration-boiling layer of liquid
RU2181619C1 (en) Gear for membrane concentration
RU2611996C1 (en) Membrane apparatus
RU2702585C1 (en) Apparatus for membrane concentration
RU2680061C1 (en) Membrane apparatus with inflatable sleeves
RU2560417C1 (en) Membrane apparatus
RU2613556C1 (en) Device for oil desalting and dehydration
RU2641117C1 (en) Membrane apparatus
RU2252815C1 (en) Membrane-type apparatus with jet flows
RU2285556C1 (en) Apparatus for diaphragm concentration
RU2269373C1 (en) Membrane apparatus with the toroidal vortex generators
SU1680287A1 (en) Membrane apparatus
RU2139130C1 (en) Diaphragm concentration apparatus
RU2174432C1 (en) Membrane apparatus with nonstationary hydrodynamics

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070120