мембранный аппарат

Формула изобретения

МЕМБРАННЫЙ АППАРАТ, содержащий корпус, расположенные в нем трубчатые мембранные элементы и трубные решетки, отличающийся тем, что он снабжен ограничивающими трубные решетки планками с вырезами для размещения мембранных элементов и полудисками, мембранные элементы расположены рядами в шахматном порядке, боковые стенки корпуса выполнены с пазами на уровне планок, полудиски размещены в пазах соосно с рядами с меньшим числом мембранных элементов, трубные решетки выполнены из гофрированных элементов и герметизирующего материала, при этом концы мембранных элементов размещены в вырезах планок и во впадинах гофрированных элементов, зазоры между планками, мембранными и гофрированными элементами заполнены герметизирующим материалом, гофрированные элементы выполнены с радиусом кривизны гофра в месте изгиба, равным 1/2 внешнего диаметра мембранных элементов, и шагом гофра, равным шагу мембранных элементов в ряду, концы гофрированных элементов и одной из планок зафиксированы в пазах, а внешняя поверхность трубных решеток между выступающими концами мембранных элементов выполнена со сплошным слоем герметизирующего материала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для мембранного разделения смесей газов или жидкости и может быть использовано также для очистки газов или жидкостей.

Из известных мембранных аппаратов трубчатого типа наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является аппарат, состоящий из корпуса, трубчатых мембранных элементов и двух трубных решеток, установленных с образованием между ними полости для отвода пермеата. Каждый мембранный элемент включает две пористые трубки различной длины, установленные коаксиально, одни концы которых соединены кольцевой заглушкой, а другие закреплены в трубных решетках. Полупроницаемые мембраны нанесены на внешние поверхности охватывающих пористых трубок и на внутренние поверхности охватываемых трубок. Pазделяемая смесь перемещается сначала вдоль поверхностей внешних мембран, а затем по центральным каналам мембранных элементов вдоль поверхностей внешних мембран. Проникшие через мембраны соединения (пермеат) отводятся по пористым трубкам в полость между двумя трубными решетками.

Недостатками этого известного устройства является то, что оно имеет недостаточную надежность, сложно при изготовлении и сборке, так как, во-первых, установка мембранных элементов и их закрепление в двух расположенных близко трубных решетках достаточно трудоемки и сложны, во-вторых, используемые мембранные элементы сложны и имеют два клеевых шва (по заглушке) и, в-третьих, закрепление мембранных элементов в трубных решетках только одним концом приводит к повреждению клеевого шва или пористых трубок (при изготовлении их из керамических материалов) при сборке (из-за перекосов, технологических погрешностей выполнения трубных решеток и т.п.) и эксплуатации (из-за воздействия на незакрепленные концы трубчатых элементов усилий, возникающих при транспортировке, монтаже аппарата или вибрации).

Целью изобретения является повышение надежности и упрощение изготовления и сборки аппарата.

На фиг.1 представлен продольный разрез аппарата; на фиг.2 его поперечный разрез; на фиг.3 разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 разрез Б-Б на фиг.2.

Мембранный аппарат состоит из корпуса 1, раструбов 2 и 3 соответственно для подачи и вывода разделяемого потока, трубчатых мембранных элементов 4, расположенных рядами в шахматном порядке, трубных решеток 5, каждая из которых ограничена планками 6 и 7 с вырезами 8 для размещения мембранных элементов 4 и выполнена из гофрированных элементов 9, имеющих радиус кривизны гофра в месте перегиба, равный 1/2 внешнего диаметра мембранных элементов, и шаг гофра, равный шагу мембранных элементов в ряду, и герметизирующего материала 10. Концы мембранных элементов размещены в вырезах 8 планок 6 и 7 и во впадинах гофрированных элементов, зазоры между планками, мембранными и гофрированными элементами заполнены герметизирующим материалом 10.

Аппарат содержит также полудиски 11, зафиксированные в пазах 12, выполненных в стенках корпуса 1 на уровне планок 6 и 7, крышки 13 и 14, ограничивающие полости 15 и 16, и штуцеры 17 и 18 соответственно для удаления пермеата и подачи удаляющей пермеат среды (газ или жидкость). Внешняя поверхность трубных решеток между выступающими концами мембранных элементов выполнена со сплошным слоем 19 из герметизирующего материала.

Сборка аппарата осуществляется следующим образом.

Корпус 1 с жестко соединенными с ним планками устанавливается на рабочем столе и впадины в планках 6 покрываются герметизирующим составом. Во впадины планок 6 укладывается первый ряд мембранных элементов 4. На уровне планок 6 поверхности мембранных элементов и зазоры между ними заполняются герметизирующим составом, на который укладывается первый гофрированный элемент 9, фиксируемый концами в пазах 12. Далее поверхность этого гофрированного элемента покрывается слоем герметизирующего состава, в пазы 12 устанавливаются полудиски 11 и укладывается следующий ряд мембранных элементов 4 и т.д. После установки последнего ряда мембранных элементов 4 они прикрываются планками 7. После затвердевания герметизирующего состава покрывают слоями 19 этого же состава внешние поверхности образованных трубных решеток. Затем устанавливают на корпусе 1 крышки 13, 14 со штуцерами 17, 18 и раструбы 2, 3.

Работает предлагаемый аппарат следующим образом.

Разделяемый поток подается через раструб 2 к внешним поверхностям мембранных элементов 4 и проходит по зазорам между ними, обтекая каждый элемент. Определение компоненты разделяемого потока через селективные слои, нанесенные на внешние поверхности элементов 4, проникают через пористую основу элементов 4 в их центральные каналы, из которых эти вещества потоком продувочного газа (жидкости), подаваемого через штуцер 18 и полость 16, выносятся в полость 15, а из нее в штуцер 17 отвода пермеата. Обедненный разделяемый поток после прохождения последних мембранных элементов 4 выводится через раструб 3 из аппарата.