EA 025684B1 20170130 Номер и дата охранного документа [PDF] EAPO2017\PDF/025684 Полный текст описания [**] EA201391040 20120113 Регистрационный номер и дата заявки DKPA 2011 70018 20110113 Регистрационные номера и даты приоритетных заявок EP2012/050472 Номер международной заявки (PCT) WO2012/095506 20120719 Номер публикации международной заявки (PCT) EAB1 Код вида документа [PDF] eab21701 Номер бюллетеня [GIF] EAB1\00000025\684BS000#(1716:1097) Основной чертеж [**] ЭЛЕКТРОМЕМБРАННАЯ СИСТЕМА РАЗДЕЛЕНИЯ Название документа [8] B01D 61/50, [8] B01D 63/08 Индексы МПК [DK] Рюпе Йенс-Ульрик, [DK] Гарде Арвид Сведения об авторах [DK] КАРЛСБЕРГ А/С Сведения о патентообладателях [DK] КАРЛСБЕРГ А/С Сведения о заявителях
 

Патентная документация ЕАПВ

 
Запрос:  ea000025684b*\id

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[RU]

1. Система мембранного разделения (1), содержащая множество камер (35, 37), каждая из которых сформирована в пределах соответствующего фланца (21) распорной детали (11, 12) и которые отделены друг от друга мембранами (2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10), которые расположены между распорными деталями (11, 12) рядом в направлении (17) толщины, причем система содержит по меньшей мере один коллектор (23, 24, 25, 26) для распределения технологической текучей среды в камерах (35, 37), сообщающийся с каждой камерой (35, 37) через соединительную структуру (36, 38), предусмотренную в соответствующем фланце, причем каждая соединительная структура включает по меньшей мере один канал, сформированный в соответствующем фланце и заключенный между противоположными наружными поверхностями фланца, при этом фланец (21) каждой распорной детали простирается вокруг открытого фильтра (22), содержащего ребра, которые в комбинации с двумя смежными мембранами формируют заданный путь потока через соответствующую камеру, отличающаяся тем, что фланец имеет толщину, большую, чем толщина ребер распорной детали потока, причем эта толщина определяется как протяженность в направлении толщины, тем, что мембраны включают несжимаемую часть между ребрами двух смежных распорных деталей и часть, которая сжимается между фланцами двух смежных распорных деталей, при этом мембрана сжимается до такой степени, что расстояние между ребрами смежных распорных деталей в направлении толщины соответствует толщине несжатой части мембраны, и тем, что сжатие системы в направлении толщины является достаточным для обеспечения уплотнения между смежными фланцами и мембранами, а также между смежными ребрами и мембранами.

2. Система по п.1, включающая распорные детали первого типа (11), формирующие первые камеры (35) для первой технологической текучей среды, и распорные детали второго типа (12), формирующие вторые камеры (37) для второй технологической текучей среды, где первый коллектор (23) сообщается с первыми камерами (35) через соединительную структуру (36), предусмотренную во фланцах распорных деталей первого типа; второй коллектор (24) сообщается с первыми камерами (35) через вторую соединительную структуру, предусмотренную во фланцах распорных деталей первого типа; третий коллектор (25) сообщается со вторыми камерами (37) через третью соединительную структуру (33), предусмотренную во фланцах распорных деталей второго типа; и четвертый коллектор (26) сообщается со вторыми камерами (37) через четвертую соединительную структуру, предусмотренную во фланцах распорных деталей второго типа.

3. Система по любому из предшествующих пунктов, в которой каждый коллектор (23, 24, 25, 26) сформирован с помощью взаимодействующих отверстий (27-А, 27-В, 28, 29-А, 29-В, 30-А, 30-В, 31, 32), образованных во фланце (21) каждой распорной детали.

4. Система по п.3, включающая упруго сжимаемые уплотняющие элементы, расположенные по меньшей мере в одном из отверстий каждого фланца.

5. Система по любому из предшествующих пунктов, в которой открытый фильтр содержит поддерживающую структуру для того, чтобы сохранять мембраны на противоположных сторонах открытого фильтра физически изолированными, но позволяет жидкости протекать между входным и выходным отверстием.

6. Система по любому из предыдущих пунктов, в которой фланец имеет поверхность, твердость которой выше, чем твердость поверхности ребер.

7. Система по любому из предыдущих пунктов, в которой ребра образуют ряд последовательно соединенных ячеек, где ячейки расположены так, что жидкость, текущая между ячейками, изменяет направление потока между каждой ячейкой.

8. Система по любому из предыдущих пунктов, в которой ребра соединены с помощью перекладин, которые меньше в направлении толщины, чем ребра, в результате чего перекладины образуют проходы между каждой ячейкой в камере.

9. Система по любому из предшествующих пунктов, в которой каждая распорная деталь образует по меньшей мере одно соединительное отверстие для входа технологической текучей среды и по меньшей мере одно соединительное отверстие для выхода технологической текучей среды, причем отверстия для входа и выхода располагаются в противоположных концах фланца.

10. Система по любому из предшествующих пунктов, в которой фланец каждой распорной детали потока формирует, по существу, плоскую поверхность по отношению к смежной распорной детали потока, причем фланец дополнительно формирует край, выступающий от этой поверхности к смежной распорной детали потока.

11. Система по п.10, в которой край сжимает смежную мембрану.

12. Система по любому из предшествующих пунктов, в которой каждая распорная деталь изготавливается как одно целое с помощью литья под давлением так, чтобы противоположные параллельные наружные поверхности фланца формировались напротив внутренних поверхностей пресс-формы.

13. Способ электромембранного разделения, в котором для выделения диализатной текучей среды из технологической текучей среды используют систему по любому из пп.1-12.


Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

1. Система мембранного разделения (1), содержащая множество камер (35, 37), каждая из которых сформирована в пределах соответствующего фланца (21) распорной детали (11, 12) и которые отделены друг от друга мембранами (2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10), которые расположены между распорными деталями (11, 12) рядом в направлении (17) толщины, причем система содержит по меньшей мере один коллектор (23, 24, 25, 26) для распределения технологической текучей среды в камерах (35, 37), сообщающийся с каждой камерой (35, 37) через соединительную структуру (36, 38), предусмотренную в соответствующем фланце, причем каждая соединительная структура включает по меньшей мере один канал, сформированный в соответствующем фланце и заключенный между противоположными наружными поверхностями фланца, при этом фланец (21) каждой распорной детали простирается вокруг открытого фильтра (22), содержащего ребра, которые в комбинации с двумя смежными мембранами формируют заданный путь потока через соответствующую камеру, отличающаяся тем, что фланец имеет толщину, большую, чем толщина ребер распорной детали потока, причем эта толщина определяется как протяженность в направлении толщины, тем, что мембраны включают несжимаемую часть между ребрами двух смежных распорных деталей и часть, которая сжимается между фланцами двух смежных распорных деталей, при этом мембрана сжимается до такой степени, что расстояние между ребрами смежных распорных деталей в направлении толщины соответствует толщине несжатой части мембраны, и тем, что сжатие системы в направлении толщины является достаточным для обеспечения уплотнения между смежными фланцами и мембранами, а также между смежными ребрами и мембранами.

2. Система по п.1, включающая распорные детали первого типа (11), формирующие первые камеры (35) для первой технологической текучей среды, и распорные детали второго типа (12), формирующие вторые камеры (37) для второй технологической текучей среды, где первый коллектор (23) сообщается с первыми камерами (35) через соединительную структуру (36), предусмотренную во фланцах распорных деталей первого типа; второй коллектор (24) сообщается с первыми камерами (35) через вторую соединительную структуру, предусмотренную во фланцах распорных деталей первого типа; третий коллектор (25) сообщается со вторыми камерами (37) через третью соединительную структуру (33), предусмотренную во фланцах распорных деталей второго типа; и четвертый коллектор (26) сообщается со вторыми камерами (37) через четвертую соединительную структуру, предусмотренную во фланцах распорных деталей второго типа.

3. Система по любому из предшествующих пунктов, в которой каждый коллектор (23, 24, 25, 26) сформирован с помощью взаимодействующих отверстий (27-А, 27-В, 28, 29-А, 29-В, 30-А, 30-В, 31, 32), образованных во фланце (21) каждой распорной детали.

4. Система по п.3, включающая упруго сжимаемые уплотняющие элементы, расположенные по меньшей мере в одном из отверстий каждого фланца.

5. Система по любому из предшествующих пунктов, в которой открытый фильтр содержит поддерживающую структуру для того, чтобы сохранять мембраны на противоположных сторонах открытого фильтра физически изолированными, но позволяет жидкости протекать между входным и выходным отверстием.

6. Система по любому из предыдущих пунктов, в которой фланец имеет поверхность, твердость которой выше, чем твердость поверхности ребер.

7. Система по любому из предыдущих пунктов, в которой ребра образуют ряд последовательно соединенных ячеек, где ячейки расположены так, что жидкость, текущая между ячейками, изменяет направление потока между каждой ячейкой.

8. Система по любому из предыдущих пунктов, в которой ребра соединены с помощью перекладин, которые меньше в направлении толщины, чем ребра, в результате чего перекладины образуют проходы между каждой ячейкой в камере.

9. Система по любому из предшествующих пунктов, в которой каждая распорная деталь образует по меньшей мере одно соединительное отверстие для входа технологической текучей среды и по меньшей мере одно соединительное отверстие для выхода технологической текучей среды, причем отверстия для входа и выхода располагаются в противоположных концах фланца.

10. Система по любому из предшествующих пунктов, в которой фланец каждой распорной детали потока формирует, по существу, плоскую поверхность по отношению к смежной распорной детали потока, причем фланец дополнительно формирует край, выступающий от этой поверхности к смежной распорной детали потока.

11. Система по п.10, в которой край сжимает смежную мембрану.

12. Система по любому из предшествующих пунктов, в которой каждая распорная деталь изготавливается как одно целое с помощью литья под давлением так, чтобы противоположные параллельные наружные поверхности фланца формировались напротив внутренних поверхностей пресс-формы.

13. Способ электромембранного разделения, в котором для выделения диализатной текучей среды из технологической текучей среды используют систему по любому из пп.1-12.


Евразийское 025684 (13) B1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2017.01.30
(21) Номер заявки 201391040
(22) Дата подачи заявки
2012.01.13
(51) Int. Cl. B01D 61/50 (2006.01) B01D 63/08 (2006.01)
Введение
Настоящее изобретение относится к мембранной системе разделения, включающей множество камер, каждая из которых сформирована в пределах соответствующего фланца распорной детали. Камеры отделены друг от друга с помощью мембран, которые расположены бок о бок между распорными деталями в направлении толщины.
Система включает по меньшей мере один коллектор для распределения рабочей жидкости в камерах, при этом коллектор сообщается с каждой камерой посредством соединительной структуры, предусмотренной в соответствующем фланце.
Кроме того, изобретение относится к распорной детали системы и к применению этой системы.
Уровень техники изобретения
Мембранное разделение охватывает различные процессы, такие как электромембранная фильтрация, например электродиализ (ED) или электродиализ с биполярными мембранами (EDBM), и диализ, такой как Доннановский диализ.
В многокомпонентных разделительных процессах стеки обычно построены из мембранных пластин, отделенных друг от друга с помощью соответственно выполненных прокладок, так, чтобы пространства между каждой мембраной были герметически закрыты прокладками.
Для эффективных разделений интервал, то есть промежуток между пластинами, является небольшим и по практическим причинам прокладки, как правило, представлены распорными деталями, помещенными между отдельными мембранными пластинами. Распорные детали поддерживают мембраны и регулируют распределение потока жидкости в камере между мембранами.
Стеки обычно собраны между противоположными торцевыми пластинами, которые прижаты по направлению друг к другу, посредством чего распорные детали и мембраны прижаты друг к другу. Стек включает в себя проточные каналы для распределения жидкостей, подлежащих обработке, к каждому из пространств между мембранами (см., например, US 6537436).
Типичные распорные детали аналогичного применения для электромембранных процессов используют окружающие мембраны в качестве уплотняющих элементов между противоположными фланцами распорной детали и в большинстве случаев также по периферии отверстия коллектора распорных деталей (US 3761386; US 4172779; US 5185048). Распределительные каналы, соединяющие коллектор системы с внутренним фильтром, как правило, являются открытыми каналами с или без опорной матрицы, обычно в форме полимерной сетчатой структуры для поддержки мембраны уплотнения с обеих сторон.
Типичным слабым местом известных систем является плохая поддержка мембран уплотнения в распределительных каналах во фланцах распорной детали при сжатии пластинчато-рамной системы, и, как известно, существует тенденция к внутренней утечке между двумя камерами, разделенными мембраной. Кроме того, применение мембран, изготовленных с соответствующими отверстиями для герметизации окружности отверстий коллектора между распорными деталями, обеспечивает в большинстве случаев плохое санитарно-гигиеническое уплотнение, так как практически невозможно произвести идеально центровку мембраны и отверстий распорной детали для санитарно-гигиенического исполнения.
В US 4786393, US 4999107 предлагаются решения по уменьшению или ограничению проблем утечки с помощью изготовления многослойных структур распорных деталей в сочетании твердых материалов для механической поддержки и мягких материалов для эффективного уплотнения. Микроскопические неровности, трещины, или отслаивания между отдельными слоями многослойных структур распорной детали могут создать трудности для чистки и дезинфекции, что делает такую конструкцию проблематичной для стерильного использования системы.
Раскрытие изобретения
Задачей вариантов осуществления настоящего изобретения является улучшение разделения между технологической текучей средой и текучей средой диализата в электромембранной фильтрационной системе и обеспечение стека, который легко собрать, демонтировать, чистить, обслуживать и который может использоваться для санитарных и стерильных операций.
Согласно первому аспекту изобретение обеспечивает систему типа, упомянутого во введении, в котором каждая соединительная структура включает по меньшей мере один канал, сформированный в соответствующем фланце и заключенный между противоположными наружными поверхностями фланца.
Таким образом, фланцы могут формировать герметичные и/или плоские внешние поверхности, которые обеспечивают хорошее разделение жидкостей в каждой камере от текучих сред в смежных камерах.
Соответственно, система в соответствии с изобретением улучшает стерильность и облегчает использование системы разделения, например, в фармацевтической промышленности, пищевой промышленности и в других областях, где желательно полное разделение технологических текучих сред.
Система может включать распорные детали первого типа, формирующие первые камеры для первой технологической текучей среды и распорные детали второго типа, формирующие вторые камеры для второй технологической текучей среды.
В этом случае
первый коллектор может сообщаться с первыми камерами через первую соединительную структу
ру, обеспеченную во фланцах распорных деталей первого типа;
второй коллектор может сообщаться с первыми камерами через вторую соединительную структуру, обеспеченную во фланцах распорных деталей первого типа;
третий коллектор может сообщаться со вторыми камерами через третью соединительную структуру, обеспеченную во фланцах распорных деталей второго типа; и
четвертый коллектор сообщается со вторыми камерами через четвертую соединительную структуру, обеспеченную во фланцах распорных деталей второго типа.
Каждый коллектор может быть сформирован взаимодействующими отверстиями, сформированными во фланце каждой распорной детали.
Упруго сжимаемые уплотняющие элементы могут располагаться по меньшей мере в одном из отверстий каждого фланца.
Каждая распорная деталь может включать фланец, простирающийся вокруг открытого фильтра, который облегчает распределение технологической текучей среды в соответствующей камере. В этом отношении "открытый" означает, что фильтр позволяет потоку технологической текучей среды проходить через себя, то есть он проницаем для технологической текучей среды.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения открытый фильтр может быть пустым за исключением технологической текучей среды в процессе работы.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения открытый фильтр может содержать поддерживающую матрицу, задачей которой является поддержка мембран, проходящих поперек противоположных сторон открытого фильтра, для того, чтобы избежать соприкосновения мембран друг с другом, или воздействовать на условия прохождения потока технологической текучей среды через внутренний, открытый фильтр, или того и другого. Поддерживающая матрица может быть, например, в виде полимерного сетчатого материала, поддерживающего мембраны и содействующего развитию турбулентного потока в открытом фильтре.
Может быть предпочтительным обеспечить определенный маршрут течения вдоль мембраны. В частности, может быть предпочтительным гарантировать распределение текучей среды на значительной части поверхности мембраны. Кроме того, может быть предпочтительным способствовать облегчению протекания турбулентного потока. Для одной из этих целей фильтр может включать элементы, которые способны служить препятствием для потока. Как правило, такие элементы могут включать ребра, например, сформированные таким образом, что множество взаимосвязанных ячеек формируется в камерах.
Ребра или ячейки могут, в частности, образовывать извилистый путь, который предлагает однородному потоку четко определенное время удерживания и никаких мертвых зон для технологической текучей среды.
Как правило, ячейки могут располагаться в виде одной, двух или более групп, в которых жидкости позволено протекать от входа в камеру к выпускному отверстию из камеры между каждой ячейкой так, чтобы текучая среда была вынуждена изменять свое направление потока между каждой ячейкой.
Может быть обеспечен контакт между ребрами и смежными мембранами для образования, по меньшей мере, в основном герметичной ячейки, в которой жидкость может течь между концевыми участками, где жидкость, полученная от предыдущей ячейки, направляется в последующую ячейку. Для этой цели фланец может быть больше в направлении толщины, чем ребра.
Упомянутый контакт между ребрами и мембранами может быть получен путем выбора определенных размеров фланца, ребер и мембран. Например, при наличии ребра размер его толщины либо соответствует этому размеру фланца, либо возможен меньший, чем у фланца.
Если толщина ребер меньше, чем у фланца, то мембраны системы могут быть сжаты между двумя смежными фланцами до тех пор, пока ребра распорных деталей не придут в соприкосновение со смежными мембранами, и упомянутая ячеистая структура сможет быть сформирована с хорошим уплотнением как между смежными фланцами и мембранами, так и между ребрами и мембранами, формирующими ячейки в фильтре.
Сетчатый фильтр может, в частности, включать ребра, простирающиеся в направлении потока, перпендикулярно или поперечно направлению потока между отверстиями, так что жидкость в каждой ячейке течет между отверстиями в поперечном или даже в перпендикулярном направлении.
Наружные поверхности каждой распорной детали потока или по меньшей мере наружные поверхности фланцев могут формировать, по существу, плоскую поверхность по отношению к смежной распорной детали потока. Фланец может дополнительно формировать край, выступающий от поверхности к смежной распорной детали потока и простирающийся вокруг фильтра. Края могут иметь высоту над поверхностью в диапазоне от 0,01 до 1 мм и ширину в интервале от 0,01 до 2 мм. Край может иметь, например, кривое или арочное поперечное сечение.
Посредством выступающего края, промежуток между смежными мембранами и распорными деталями можно эффективно герметизировать уплотнением с помощью увеличенного поверхностного давления, возникающего между выступающим краем и мембраной, когда фланцы сжимаются на противоположных сторонах мембраны. В зависимости от особенностей края и мембраны, мембрана и/или край могут даже быть деформированы сжатием распорных деталей по отношению к мембране, например, вдав
ливанием края в поверхность мембраны.
В одном варианте осуществления входные отверстия смежных распорных деталей имеют различные размеры, так что уплотнения могут быть расположены в радиальном зазоре между краями двух смежных отверстий. Таким образом, становится возможным обеспечить герметизацию между смежными распорными деталями при помощи обычных уплотнений, таких как неопрен или резиновые уплотнения, и нежелательное загрязнение жидкости от входных или выходных каналов в пространство между смежными распорными деталями и мембранами может быть предотвращено. Для этой цели отверстия, например, могут быть круглыми, четырехугольными, с закругленными углами, овальными или любой подобной формы, предпочтительно с неострыми краями, и взаимодействующие отверстия смежных распорных деталей могут быть выровнены так, чтобы центры отверстий находились вдоль прямой линии. Разница в размерах может, например, составить поддержку уплотняющему элементу для того, чтобы герметизировать отверстия коллектора между распорными деталями одного типа и который имеет толщину на 3050% больше, чем суммарная толщина двух мембран и одной распорной детали.
Чтобы обеспечить твердую наружную поверхность фланцев, в результате чего фланцы могут быть с трудом прижаты друг к другу на противоположных сторонах мембраны и опционально обеспечивать вдавливание выступающих краев в поверхность мембраны, фланец должен иметь относительно высокую поверхностную твердость. Чтобы одновременно гарантировать тесный контакт мембран с ребрами в фильтре, ребра должны иметь сопоставимую более низкую поверхностную твердость, и они опционально могут быть выполнены из материала, отличающегося от материала фланца.
Фланец изготавливается из материала, который выдерживает высокую температуру, например температуру свыше 100°C или даже температуру свыше 130°C. Таким образом, чистку и стерилизацию можно выполнять с помощью обработки паром или теплой жидкостью. Материал распорных деталей, например, можно выбирать из группы, состоящей из полиэфирэфиркетона (PEEK), полисульфона (PSU), поливинилхлорида (PVC), полиэтилена (PE), полипропилена (PP), полиимида^!) и тому подобное.
Распорные детали могут также быть выполнены из различных материалов, например материалов, которые вместе соединены, например слоистые, включающие слои различных материалов, или слои одного материала, покрытого другим материалом, например пластик покрытый металлом и тому подобное.
Распорные детали могут быть выполнены как одно целое, например, литьем под давлением, таким образом, чтобы противоположные параллельные наружные поверхности фланца были сформированы напротив внутренних поверхностей пресс-формы. Таким образом, может быть получена, параллельная и предпочтительно гладкая внешняя поверхность фланца.
Если распорные детали отлиты как одно целое в твердом материале с включенными каналами, образуя соединительную конструкцию, то распорная деталь может обеспечить достаточное уплотнение для полной герметичности потока.
Соединительная структура может быть выполнена с круглыми отверстиями для проведения оптимальной санитарной обработки, а также использование уплотняющих элементов в коллекторных отверстиях обеспечивает однородную и санитарно-гигиеническую коллекторную систему.
Присутствие мягкого упаковочного материала между твердым фланцем распорной детали и мембраной сделало ненужным присутствие вышеупомянутого тонкого выступающего края относительно иной гладкой поверхности фланца распорной детали.
Во втором аспекте изобретение обеспечивает распорную деталь потока для электромембранной разделительной системы.
Распорная деталь включает фланец, формирующий внутренний край вокруг открытого фильтра, и четыре отверстия, сформированные во фланце. Два из отверстий соединяются с внутренним краем канала, заключенным между противоположными наружными поверхностями фланца.
В третьем аспекте изобретение обеспечивает применение системы, как ранее описано и заявлено, для отделения жидкости диализата из технологической текучей среды в электромембранном фильтрационном процессе.
Подробное описание вариантов осуществления
Дополнительная область применимости настоящего изобретения станет очевидной из следующего подробного описания конкретных примеров со ссылкой на чертежи, на которых
на фиг. 1 показано пространственное изображение системы согласно изобретению; на фиг. 2 - система, когда распорные детали и мембраны сжаты между собой; на фиг. 3 - распорная деталь согласно изобретению;
на фиг. 4 и 5 - увеличенные изображения двух различных распорных деталей системы; на фиг. 6 - распорная деталь в поперечном сечении.
Следует понимать, что подробное описание и конкретные примеры, показывающие варианты осуществления изобретения, приводятся только в качестве иллюстрации, поскольку различные изменения и модификации в пределах сущности и объема изобретения станут очевидными для специалистов в данной области из этого подробного описания.
На фиг. 1 показана система 1 мембранного разделения, включающая мембраны 2-10, расположенные между распорными деталями 11, 12 потока в направлении толщины, которое иллюстрируется стрел
кой 17.
Множество камер формируется между мембранами 2-10. Из-за различия между каждой второй распорной деталью потока камеры становятся либо камерами первого типа для первой технологической текучей среды, либо камерами второго типа для второй технологической текучей среды. Различие между двумя различными типами распорной детали потока будет описано со ссылкой на фиг. 4 и 5.
Мембраны 2-10 могут быть одинаковыми мембранами, попарно идентичными мембранами или оригинальными мембранами с различными характеристиками.
Камеры разделяются мембранами 2-10. Мембраны могут быть одинаковыми мембранами, попарно одинаковыми мембранами или мембраны могут быть индивидуально сделанными и отличаться от других мембран.
На фиг. 2 показана система, когда распорные детали и мембраны прижаты друг к другу между двумя торцевыми пластинами 18, 19. Торцевые пластины образуют соединения с впускными каналами и выпускными каналами для первой и второй технологической текучей среды. Текучие среды могут, например, быть общей технологической текучей средой и текучей средой диализата - здесь мы именуем обе текучие среды как технологические текучие среды.
Фиг. 3 иллюстрирует распорную деталь 20, и фиг. 4 и 5 иллюстрируют увеличенное изображение верхней части двух различных типов распорных деталей.
Каждая распорная деталь потока в системе формирует герметичный фланец 21, простирающийся вокруг проницаемого фильтра 22. Фильтр служит для распределения технологических текучих сред в камеры между мембранами. Фильтр не является обязательным, и распорная деталь может просто иметь открытую центральную часть в пределах фланца 21, или распорная деталь может иметь любую структуру, которая может подходить для разделения двух смежных мембран в системе, например матричную структуру, которая разделяет мембраны и также позволяет текучей среде течь вдоль мембран.
Обращаясь к фиг. 2, система включает первый коллектор 23, формирующий по меньшей мере одно впускное отверстие для первой технологической текучей среды, второй коллектор 24, формирующий по меньшей мере одно выходное отверстие для первой технологической текучей среды, третий коллектор 25, формирующий по меньшей мере одно входное отверстие для второй технологической текучей среды, и четвертый коллектор 26, формирующий по меньшей мере одно выходное отверстие для второй технологической текучей среды.
Коллекторы формируются с помощью объединения отверстий, образованных во фланце каждой из распорных деталей.
На фиг. 3 показана распорная деталь первого типа, при этом отверстия 27-А, 28 участвуют в формировании первого и второго коллекторов, а отверстия 29-32 участвуют в формировании третьего и четвертого коллекторов.
На фиг. 4 показано увеличенное изображение верхней части распорной детали согласно фиг. 3, то есть распорной детали первого типа, именуемой в этом документе как первая распорная деталь 11 (см. фиг. 1). В этом типе распорной детали первый коллектор соединен с камерами первого типа, то есть первыми камерами 35, через первую соединительную структуру 36, расположенную во фланце 21 распорной детали. Первая соединительная структура 36 простирается между отверстием 27-А и камерой 35.
Уплотнительные элементы 33 могут располагаться вдоль кромки части отверстий 29-В, 30-В. Уп-лотнительные элементы облегчают герметизацию второго жидкостного коллектора 25 между двумя смежными распорными деталями второго типа.
Вторая соединительная структура (не показана), предусмотренная в противоположном конце фланца распорных деталей первого типа, обеспечивает связь между вторым коллектором и первыми камерами. Вторая соединительная структура, которая может быть в основном идентична первой соединительной структуре (см. также фиг. 3), простирается между отверстием 28 и камерой 35. Уплотняющие элементы могут располагаться вдоль кромки части отверстий 31, 32. Уплотнительные элементы облегчают герметизацию второго жидкостного коллектора 26 между двух смежных распорных деталей второго типа.
Фиг. 5 иллюстрирует увеличенное изображение верхней части распорной детали второго типа, в настоящем документе именуемой как вторая распорная деталь 12 (см. фиг. 1).
В этом типе распорной детали третий коллектор соединен с камерами второго типа, то есть вторыми камерами 37, через третью соединительную структуру 38, расположенную во фланцах 21 распорной детали. Третья соединительная структура 38 простирается между отверстиями 29, 30 и камерой 37.
Уплотняющий элемент 34 может быть установлен для облегчения герметизации первого жидкостного коллектора 23 между двумя смежными распорными деталями первого типа и может быть установлен внутри отверстия 27-В.
Четвертая соединительная структура (не показана), предусмотренная в противоположном конце фланца распорных деталей второго типа, обеспечивает связь между четвертым коллектором и вторыми камерами. Четвертая соединительная структура простирается между отверстиями 31, 32 и камерой 37. Уплотняющий элемент для облегчения герметизации первого жидкостного коллектора 24 между двух смежных распорных деталей первого типа, окружающих эту распорную деталь второго типа, может быть установлен внутри отверстия 28.
Каждая соединительная структура формируется как ряд каналов, которые простираются между противоположными наружными поверхностями фланца 21. Таким образом, соединительная структура обеспечивает абсолютно непроницаемую жидкостную связь между коллекторами и камерами, и каналы становятся, таким образом, отделенными от канала смежной распорной детали потока.
Как видно наиболее четко на фиг. 4, фильтр включает ребра, которые в комбинации с двумя смежными мембранами, образуют ряд последовательно соединенных ячеек 39-43. Ячейки сформированы, чтобы вызвать изменение направления текучей среды каждый раз, когда она течет между двумя смежными ячейками. Заданное направление, определенное ребрами, показано стрелкой 52 (см. фиг. 5).
На фиг. 6 частично показано поперечное сечение двух типов распорных деталей 11 и 12 с коллекторной системой и выступающим краем. Отверстие коллектора 27-А в распорных деталях первого типа 11 выровнено по центру против отверстия коллектора 27-В в распорных деталях второго типа 12. Уплотняющий элемент 34, помещенный в отверстие 27-В, обеспечивает полное уплотнение соединения и повторяющиеся отверстия коллектора 27-А и 27-В, которые вместе с внешним соединительным коллектором в концевых пластинах образуют коллектор 23.
В целом, плоские планарные наружные поверхности 44, 45 фланца каждой распорной детали потока формируют край 46, 47, выступающий от поверхности к смежной распорной детали потока и расположенный на поверхности между внутренним фильтром 35, 37 и отверстиями коллектора 27-32. Край 46, 47 простирается полностью по фильтру и улучшает способность распорной детали сжимать смежную мембрану 48-51 и таким образом плотно герметизирует внутренний фильтр.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Система мембранного разделения (1), содержащая множество камер (35, 37), каждая из которых сформирована в пределах соответствующего фланца (21) распорной детали (11, 12) и которые отделены друг от друга мембранами (2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10), которые расположены между распорными деталями (11, 12) рядом в направлении (17) толщины, причем система содержит по меньшей мере один коллектор (23, 24, 25, 26) для распределения технологической текучей среды в камерах (35, 37), сообщающийся с каждой камерой (35, 37) через соединительную структуру (36, 38), предусмотренную в соответствующем фланце, причем каждая соединительная структура включает по меньшей мере один канал, сформированный в соответствующем фланце и заключенный между противоположными наружными поверхностями фланца, при этом фланец (21) каждой распорной детали простирается вокруг открытого фильтра (22), содержащего ребра, которые в комбинации с двумя смежными мембранами формируют заданный путь потока через соответствующую камеру,
отличающаяся тем, что фланец имеет толщину, большую, чем толщина ребер распорной детали потока, причем эта толщина определяется как протяженность в направлении толщины,
тем, что мембраны включают несжимаемую часть между ребрами двух смежных распорных деталей и часть, которая сжимается между фланцами двух смежных распорных деталей, при этом мембрана сжимается до такой степени, что расстояние между ребрами смежных распорных деталей в направлении толщины соответствует толщине несжатой части мембраны, и
тем, что сжатие системы в направлении толщины является достаточным для обеспечения уплотнения между смежными фланцами и мембранами, а также между смежными ребрами и мембранами.
2. Система по п.1, включающая распорные детали первого типа (11), формирующие первые камеры (35) для первой технологической текучей среды, и распорные детали второго типа (12), формирующие вторые камеры (37) для второй технологической текучей среды, где
первый коллектор (23) сообщается с первыми камерами (35) через соединительную структуру (36), предусмотренную во фланцах распорных деталей первого типа;
второй коллектор (24) сообщается с первыми камерами (35) через вторую соединительную структуру, предусмотренную во фланцах распорных деталей первого типа;
третий коллектор (25) сообщается со вторыми камерами (37) через третью соединительную структуру (33), предусмотренную во фланцах распорных деталей второго типа; и
четвертый коллектор (26) сообщается со вторыми камерами (37) через четвертую соединительную структуру, предусмотренную во фланцах распорных деталей второго типа.
3. Система по любому из предшествующих пунктов, в которой каждый коллектор (23, 24, 25, 26) сформирован с помощью взаимодействующих отверстий (27-А, 27-В, 28, 29-А, 29-В, 30-А, 30-В, 31, 32), образованных во фланце (21) каждой распорной детали.
4. Система по п.3, включающая упруго сжимаемые уплотняющие элементы, расположенные по меньшей мере в одном из отверстий каждого фланца.
5. Система по любому из предшествующих пунктов, в которой открытый фильтр содержит поддерживающую структуру для того, чтобы сохранять мембраны на противоположных сторонах открытого фильтра физически изолированными, но позволяет жидкости протекать между входным и выходным отверстием.
6. Система по любому из предыдущих пунктов, в которой фланец имеет поверхность, твердость ко-
торой выше, чем твердость поверхности ребер.
7. Система по любому из предыдущих пунктов, в которой ребра образуют ряд последовательно соединенных ячеек, где ячейки расположены так, что жидкость, текущая между ячейками, изменяет направление потока между каждой ячейкой.
8. Система по любому из предыдущих пунктов, в которой ребра соединены с помощью перекладин, которые меньше в направлении толщины, чем ребра, в результате чего перекладины образуют проходы между каждой ячейкой в камере.
9. Система по любому из предшествующих пунктов, в которой каждая распорная деталь образует по меньшей мере одно соединительное отверстие для входа технологической текучей среды и по меньшей мере одно соединительное отверстие для выхода технологической текучей среды, причем отверстия для входа и выхода располагаются в противоположных концах фланца.
10. Система по любому из предшествующих пунктов, в которой фланец каждой распорной детали потока формирует, по существу, плоскую поверхность по отношению к смежной распорной детали потока, причем фланец дополнительно формирует край, выступающий от этой поверхности к смежной распорной детали потока.
11. Система по п.10, в которой край сжимает смежную мембрану.
12. Система по любому из предшествующих пунктов, в которой каждая распорная деталь изготавливается как одно целое с помощью литья под давлением так, чтобы противоположные параллельные наружные поверхности фланца формировались напротив внутренних поверхностей пресс-формы.
13. Способ электромембранного разделения, в котором для выделения диализатной текучей среды из технологической текучей среды используют систему по любому из пп.1-12.
7.
10.
^jj) Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
025684
025684
- 1 -
- 1 -
(19)
025684
025684
- 1 -
- 1 -
(19)
025684
025684
- 1 -
- 1 -
(19)
025684
025684
- 4 -
- 3 -
025684
025684
- 6 -
025684
025684
- 6 -