Вузол закріплення трубчастої мембрани в трубній решітці масообмінного апарата

Реферат: Вузол закріплення трубчастої мембрани в трубній решітці масообмінного апарата містить розміщену в отворі трубної решітки та виконану у вигляді тіла обертання втулку з утворенням між ними кільцевого каналу та розміщену в ньому кінцеву ділянку трубчастої мембрани. Кільцевий канал виконано таким, що плавно розширюється у бік робочої частини трубчастої мембрани як за рахунок зменшення зовнішнього діаметра втулки, так і збільшення діаметра отвору трубної решітки. UA 116291 U (54) ВУЗОЛ ЗАКРІПЛЕННЯ ТРУБЧАСТОЇ МЕМБРАНИ В ТРУБНІЙ РЕШІТЦІ МАСООБМІННОГО АПАРАТА UA 116291 U UA 116291 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Пропонована корисна модель належить до мембранних тепломасообмінних апаратів, зокрема до засобів закріплення в них еластичних трубчастих мембран, та може бути використана для розділення однорідних рідких систем випаровуванням крізь мембрану (первапорацією). Відомий вузол закріплення трубчастої мембрани в трубній решітці масообмінного апарата, що містить розміщену в отворі трубної решітки та виконану у вигляді тіла обертання втулку з утворенням між ними кільцевого каналу постійної ширини та розміщену в ньому кінцеву ділянку трубчастої мембрани, при цьому кільцевий канал виконано у вигляді двох циліндричних ділянок різного діаметра, сполучених між собою конічною ділянкою [пат. РФ № 2016639 СІ, МПК B01D 63/06, опубл. 30.07.1994]. Недоліком цього вузла є значна складність його виготовлення, передусім ступінчастого отвору в трубній решітці. Крім цього під час роботи масообмінного апарата відбувається розбухання мембрани (тобто збільшення геометричних розмірів: діаметра і довжини), внаслідок чого в мембрані виникають значні контакті напруження на виході її з отвору трубної решітки, що може призвести до пошкодження мембрани та втрати працездатності апарата. Найбільш близьким за технічною суттю до технічного рішення, що заявляється, є вузол закріплення трубчастої мембрани в трубній решітці масообмінного апарата, що містить розміщену в отворі трубної решітки та виконану у вигляді тіла обертання ступінчасту втулку з утворенням між ними кільцевого каналу постійної ширини та розміщену в ньому кінцеву ділянку трубчастої мембрани, при цьому кільцевий канал виконано таким, що розширюється у бік робочої частини трубчастої мембрани за рахунок зменшення зовнішнього діаметра втулки [пат. України № 111941 U, МПК B01D 63/06, опубл. 25.11.2016]. Зазначений вузол, на відміну від аналога, що розглянуто, внаслідок розширення кільцевого каналу в бік робочої частини трубчастої мембрани дещо зменшує контакті напруження в мембрані на виході її з отвору трубної решітки, проте спричинене внаслідок розбухання мембрани збільшення її довжини може призвести до коливань мембрани, а також ударів по крайці отвору трубної решітки та поступового пошкодження мембрани. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалити вузол закріплення трубчастої мембрани в трубній решітці масообмінного апарата, у якому його нове конструктивне виконання зменшує контактні напруження, що виникають в мембрані в місці її виходу з отвору трубної решітки, що підвищує надійність вузла та масообмінного апарата в цілому. Поставлена задача вирішується тим, що у вузлі закріплення трубчастої мембрани в трубній решітці масообмінного апарата, що містить розміщену в отворі трубної решітки та виконану у вигляді тіла обертання втулку з утворенням між ними кільцевого каналу постійної ширини та розміщену в ньому кінцеву ділянку трубчастої мембрани, при цьому кільцевий канал виконано таким, що розширюється у бік робочої частини трубчастої мембрани за рахунок зменшення зовнішнього діаметра втулки, згідно з пропонованою корисною моделлю, новим є те, що кільцевий канал виконано таким, що він плавно розширюється у бік робочої частини трубчастої мембрани як за рахунок зменшення зовнішнього діаметра втулки, так і збільшення діаметра отвору трубної решітки. У найприйнятніших прикладах виконання вузла втулку та отвір трубної решітки на ділянці розширення каналу між ними виконано конічними, а в стінці втулки на ділянці кільцевого каналу постійної ширини виконано радіальні отвори. Виконання кільцевого каналу таким, що він плавно розширюється у бік робочої частини трубчастої мембрани як за рахунок зменшення зовнішнього діаметра втулки, так і збільшення діаметра отвору трубної решітки, забезпечує рівномірне розбухання мембрани по її товщині без утворення значних контактних напружень у мембрані в місці її виходу з отвору трубної решітки, що сприяє цілісності мембрани під час експлуатації масообмінного апарата. Виконання втулки та отвору трубної решітки на ділянці розширення каналу між ними конічними істотно спрощує виготовлення вузла, а виконання в стінці втулки на ділянці кільцевого каналу постійної ширини радіальних отворів поліпшує фіксацію мембрани в трубній решітці внаслідок підведення розділюваної рідини до мембрани в місці її закріплення та збільшення зусилля зчеплення мембрани зі втулкою та трубною решіткою. Крім цього часткове проникнення мембрани в радіальні отвори в результаті її розбухання додатково підвищує зчеплення мембрани зі втулкою. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, на якому зображено поздовжній розріз пропонованого вузла. Вузол закріплення трубчастої мембрани 1 у трубній решітці 2 масообмінного апарата містить розміщену в отворі 3 трубної решітки 2 та виконану у вигляді тіла обертання втулку 4 з утворенням між ними кільцевого каналу 5 постійної ширини h і розміщену в ньому кінцеву ділянку 6 трубчастої мембрани 1, при цьому канал 5 виконано таким, що він плавно 1 UA 116291 U 5 10 15 20 розширюється у бік робочої частини 7 трубчастої мембрани 1 як за рахунок зменшення зовнішнього діаметра d втулки 4, так і збільшення діаметра D отвору 3 трубної решітки 2. Втулку 4 та отвір 3 трубної решітки 2 на ділянці 8 розширення каналу 5 між ними може бути виконано конічними, а в стінці втулки 4 на ділянці 9 каналу 5 постійної ширини - радіальні отвори 10 (креслення). Вузол працює в такий спосіб. Під час експлуатації масообмінного апарата розділювана рідина проходить крізь осьовий отвір втулки 4 і потрапляє всередину мембрани 1. Внаслідок селективних властивостей мембрани 1 один або декілька компонентів рідини проходять крізь стінку мембрани 1 і випаровуються з її зовнішньої поверхні. При цьому відбувається розділення рідини на компоненти. Під час проходження компонентів крізь мембрану 1 відбувається її розбухання. При цьому внаслідок виконання кільцевого каналу 5 таким, що він плавно розширюється у бік робочої частини 7 мембрани як за рахунок зменшення зовнішнього діаметра d втулки 4, так і збільшення діаметра D отвору 3 трубної решітки 1, забезпечується рівномірне розбухання мембрани 1 по її товщині без утворення значних контактних напружень в місці її виходу з отвору 3 трубної решітки 2, що сприяє збереженню цілісності мембрани під час експлуатації масообмінного апарата. Також часткове проникнення мембрани 1 у результаті її розбухання в радіальні отвори 10 додатково підвищує зусилля зчеплення мембрани 1 зі втулкою 4. Корисна модель, нескладна у виготовленні та експлуатації, забезпечує надійну фіксацію мембрани в трубній решітці масообмінного апарата. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 1. Вузол закріплення трубчастої мембрани в трубній решітці масообмінного апарата, що містить розміщену в отворі трубної решітки та виконану у вигляді тіла обертання втулку з утворенням між ними кільцевого каналу та розміщену в ньому кінцеву ділянку трубчастої мембрани, який відрізняється тим, що кільцевий канал виконано таким, що він плавно розширюється у бік робочої частини трубчастої мембрани як за рахунок зменшення зовнішнього діаметра втулки, так і збільшення діаметра отвору трубної решітки. 2. Вузол за п. 1, який відрізняється тим, що втулку та отвір трубної решітки на ділянці розширення каналу між ними виконано конічними. 3. Вузол за будь-яким з пп. 1-2, який відрізняється тим, що в стінці втулки на ділянці кільцевого каналу постійної ширини виконано радіальні отвори. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2