專利名稱：流體處理組件、用于流體處理組件的歧管和用于處理流體的方法
技術領域：
本發明涉及流體處理組件、用于流體處理組件的歧管和用于處理流體的方法，其可以用來在單用途或多用途應用中以多種方式中的任一種方式處理各種各樣的流體。實施本發明的每個流體處理組件都可以包括定位在相對的端部件之間的一個或多個交叉流動流體處理單元。每個流體處理單元都可以包括具有進給側和滲透側的可滲透流體處理介質。待處理的流體被稱為進給流體或過程流體。流體處理組件可以包括進給流體入口和進給通路，該進給通路將進給流體從進給流體入口引導到可滲透流體處理介質的進給側，并且沿著可滲透流體處理介質的進給側切向地引導進給流體。從進給側穿過可滲透介質到達滲透側的流體被稱為滲透物或過濾物。流體處理組件還可以包括滲透物出口和滲透物通路，該滲透物通路將滲透物從流體處理介質的滲透側引導到滲透物出口。沒有穿過流體處理介質的流體被稱為滯留物或聚集物。流體處理組件還可以包括滯留物出口和滯留物通路，該滯留物通路將滯留物從流體處理介質的進給側引導到滯留物出口。另外，流體處理組件可以包括一個或多個歧管，流體入口、滲透物出口和滯留物出口可以位于該歧管上。具有進給物入口的歧管可以將進給流體經由進給通路從進給物入口分配到每個流體處理單元。具有滲透物出口的歧管可以將滲透物經由滲透物通路從每個流體處理單元引導到滲透物出口。具有滯留物出口的歧管可以將滯留物經由滯留物通路從每個流體處理單元引導到滯留物出口。在使用中，進給流體可以在壓力下供應到流體處理組件的進給物入口。流體壓力使得進給流體沿著進給通路到達每個流體處理單元的可滲透流體處理介質，然后沿著可滲透介質的進給側切向地推動該進給流體。進給側上的流體壓力高于可滲透介質的滲透側上的流體壓力。這種壓差或差壓使得進給流體的一部分作為滲透物或過濾物從進給側穿過可滲透介質到達滲透側。流體壓力使得滲透物從滲透側沿著滲透物通路到達滲透物出口。流體壓力使得進給流體的沒有穿過可滲透介質的其余部分(即滯留物或聚集物)沿著滯留物通路到達滯留物出口。滲透物、滯留物或這兩者都可以是期望的產品。
發明內容
根據本發明的一個方面，流體處理組件可以包括相對的第一和第二端部件以及定位在第一和第二端部件之間的至少一個流體處理單元。流體處理單元可以包括具有進給側和滲透側的可滲透流體處理介質。每個流體處理組件還可以包括:進給物入口和進給通路，該進給通路從進給物入口穿過流體處理單元延伸到流體處理介質的進給側；滲透物出口和滲透物通路，該滲透物通路從流體處理介質的滲透側延伸到滲透物出口 ；以及滯留物出口和滯留物通路，該滯留物通路從流體處理介質的進給側延伸到滯留物出口。每個流體處理組件還可以包括流動阻止器，該流動阻止器定位在滯留物通路中，以增大滯留物通路中的背壓。根據本發明的另一個方面，用于在具有進給物入口、滲透物出口和滯留物出口的流體處理組件中處理流體的方法可以包括:在壓力下從進給物入口通過流體處理組件中的進給通路供應進給流體，并且沿著可滲透流體處理介質的進給側切向地供應該進給流體。每個方法還可以包括:將滲透物從可滲透流體處理介質的滲透側通過流體處理組件中的滲透物通路引導到滲透物出口 ；以及將滯留物從可滲透流體處理介質的進給側通過流體處理組件中的滯留物通路引導到滯留物出口。將滯留物引導通過滯留物通路可以包括:使滯留物穿過滯留物通路中的流動限制器，以增大滯留物通路中的背壓。根據本發明的另一個方面，用于具有至少一個交叉流動流體處理單元的流體處理組件的歧管可以包括本體、滯留物出口、滯留物通路和流動限制器。本體可以具有滯留物開口，以用于從流體處理組件接納滯留物。滯留物出口可以處于本體上，并且滯留物通路可以通過本體從滯留物開口延伸到滯留物出口。流動限制器可以定位在滯留物通路中，并且被構造為增大滯留物流過滯留物通路的阻力。實施本發明的流體處理組件、歧管和方法具有許多優點。例如，將流動限制器定位在流體處理組件的滯留物流體通路中增大了滯留物通路中的背壓(即對流體流動的阻力)，這可以增大流體處理單元的可滲透流體處理介質的進給側處的壓力。增大進給側壓力增大了可滲透介質兩側的壓差，并且使得進給流體的較大部分作為滲透物從進給側穿過可滲透介質。如果滲透物是期望產品，那么能夠在滲透物出口處獲得較大體積的期望滲透物。如果滯留物是期望產品，那么被迫穿過可滲透介質的較大體積的滲透物消除了較多的不那么期望的滲透物，并且進一步聚集了能夠在滯留物出口處獲得的較多的期望滯留物。另外，在滯留物通路中提供流動限制器顯著地方便了流體處理組件在流體系統中的安裝和使用。因為流體處理組件包括滯留物通路中的流動限制器，所以流體系統可以包括較少的需要連接到滯留物出口且被調節以控制來自滯留物出口的滯留物流動的外部閥。相反，通過將流體處理組件的進給物入口以及滲透物和滯留物出口簡單地連接到流體系統的適當的端口并且在壓力下將進給流體供應到流體處理組件的進給物入口，流體處理組件可以快速且容易地安裝和使用。對于本發明的許多但非全部實施例而言，在歧管內的滯留物通路中提供流動限制器是尤其高效和方便的。在以下的描述和附圖中進一步公開了本發明的一些實施例的其它特征和優點。
圖1為流體處理組件的代表圖。圖2為圖1的流體處理組件的歧管的平面圖。圖3為另一個歧管的平面圖。圖4為另一個歧管的一部分的橫截面圖。圖5為另一個流體處理組件的代表圖。圖6為限制器部件的側視圖。圖7為另一個流體處理組件的代表圖。圖8為另一個流體處理組件的代表圖。圖9為另一個流體處理組件的代表圖。圖10為另一個流體處理組件的代表圖。
具體實施例方式實施本發明的一個或多個方面的流體處理組件可以以各種各樣的方式構造。圖1中示出了流體處理組件10的許多不同例子中的一個例子。總體上，流體處理組件10可以包括多層結構，該多層結構包括相對的端部件11、12以及定位在端部件11、12之間的一個或多個交叉流動流體處理單元13。每個流體處理單元13都可以包括具有進給側15和相對的滲透側16的可滲透流體處理介質14。流體處理組件10還可以包括:至少一個進給物入口 20和進給通路22，該進給通路22用于將進給流體從進給物入口 20引導到至少一個可滲透介質14的進給側15 ;至少一個滲透物出口 22和滲透物通路23，該滲透物通路23用于將滲透物從每個可滲透介質14的滲透側16引導到滲透物出口 22 ;以及至少一個滯留物出口24和滯留物通路25，該滯留物通路25用于將滯留物從至少一個可滲透介質14的進給側15引導到滯留物出口 24。流體處理組件10還包括流動限制器26，該流動限制器26定位在滯留物通路25中多個位置的任一個位置處，以增大滯留物通路25內的背壓(即對流體流動的阻力)。每個交叉流動流體處理單元14都可以以多種方式中的任一種構造，并且每個流體處理單元14的尺寸和形狀可以從一個流體處理組件到另一個流體處理組件而改變。例如，每個流體處理單元都可以包括密封在外殼內的可滲透流體處理介質的一個或多個層，以限定可滲透介質的進給側和滲透側。一個或多個進給通道、滲透物通道和滯留物通道可以在外殼內延伸，以將進給流體供應到可滲透介質的進給側，從可滲透介質的滲透側接收滲透物，并且從可滲透介質的進給側接收滯留物。進給通道可以形成進給通路21的一部分，滲透物通道可以形成滲透物通路23的一部分，并且滯留物通道可以形成滯留物通路25的一部分。或者，交叉流動流體處理單元可以包括至少一個進給層、至少一個滲透物層和可滲透流體處理介質的至少一個層。進給層和滲透物層每個都可以包括多孔片材，例如織造或非織造纖維片材或者金屬片材或聚合物型網片，并且可滲透介質層可以定位在進給層和滲透物層之間。進給層、介質層和滲透物層的布置可以被包封，例如被熱塑性或熱固性樹脂封裝，并且可以設置有進給開口、滲透物開口和滯留物開口，例如通孔。進給開口可以與多孔進給層流體連通，以形成進給通路21的一部分；滯留物開口也可以與多孔進給層流體連通，以形成滯留物通路25的一部分；并且滲透物開口可以與多孔滲透物層流體連通，以形成滲透物通路23的一部分。例如，在2011年4月19提交的名稱為流體處理結構和織造流體處理結構的方法(Fluid Treatment Arrangements and Methods of Making FluidTreatment Arrangements)的美國臨時專利申請N0.61/476，874中公開了流體處理單兀的例子。流體處理介質可以是可滲透的，即多孔的、可滲透的、半滲透的或選擇性滲透的，并且可以由多種材料中任一種形成，包括例如天然或合成聚合物。流體處理介質可以成形為各種各樣的結構中的任一種，包括例如纖維或絲狀結構，例如織造或非織造片材或隔膜，例如支撐的或非支撐的隔膜。另外，流體處理介質可以具有或者可以修改為具有無數種流體處理特性中的任一種。例如，流體處理介質可以具有正電荷、負電荷或中性電荷；其可以是疏液體性或親液體性的，包括疏水性或親水性或者疏油性或親油性；和/或其可以具有連接的官能團，例如配體或任何其它反應性部分，其可以化學地結合到流體中的物質。流體處理介質可以形成有、飽含或以其他方式包含用來以多種方式中的任一種進一步處理流體的各種材料。這些功能材料可以包括例如吸附劑、離子交換樹脂、色譜介質、酶、反應劑、或者能夠化學地和/或物理地結合、反應、催化、傳遞或其它方式影響流體中的物質或流體自身的任何類型的催化劑。另外，流體處理介質可以具有任何寬泛范圍的分子截留或移除等級，例如從超多孔或納米多孔或更加精細到微米多孔或更加粗糙。從而，流體處理介質可以用作任何類型的處理介質，包括捕集介質或分離介質，例如過濾介質。端部件11、12也可以以許多不同的方式構造。例如，每個端部件11、12都可以是不具有流體開口或流體通路的封閉端板。例如，每個封閉端板11、12都可以具有大致盒狀形狀，并且可以包括面向流體處理單元13的安裝表面。一個或多個流體處理單元13可以彼此緊挨著堆疊在封閉端板11、12的安裝表面之間。一個流體處理單元13的進給、滲透物和/或滯留物通路21、23、25可以對準并密封到相鄰的流體處理單元13的進給、滲透物和/或滯留物通路21、23、25。封閉端板11、12可以密封和隔離接觸每個封閉端板11、12的安裝表面的相鄰流體處理單元13中的進給、滲透物和/或滯留物通路21、23、25。流體處理組件10還可以包括至少一個歧管30，作為多層結構的部件。一個或多個歧管30可以定位在端部件11、12之間，例如處于封閉端板之間的流體處理單元13的堆疊中。歧管可以以各種方式構造。例如，歧管可以包括至少一個或多個流體通路以及用于從流體系統接納流體的一個或多個流體入口或用于將流體排放到流體系統的一個或多個流體出口。在圖1和2所示的實施例中，歧管30可以包括本體31，該本體31在歧管30的一側上或每個相對側上具有面向流體處理單元13的安裝表面32。歧管30的本體31中(例如安裝表面32中)的進給、滲透物和/或滯留物開口 33、34、35允許進給、滲透物和/或滯留物通路21、23、25中的一個或多個從流體處理單元13通過歧管30延伸到歧管30的本體31上的進給物入口 20、滲透物出口 22和/或滯留物出口 24。每個入口和/或出口都可以被構造為用于將該入口和/或出口連接到流體系統(未示出)的配合件，并且可以包括用于打開和關閉入口 /出口的機構。流體系統可以將進給流體供應到流體處理組件10，和/或從流體處理組件10接收滲透物或滯留物。例如，滯留物通路25可以從流體處理單元13通過歧管30的本體31延伸到滯留物出口 24。對于某些實施例，進給通路21可以從進給物入口 20通過歧管30延伸到流體處理單元13，和/或滲透物通路23可以從流體處理單元13通過歧管30延伸到滲透物出口 22。在其它實施例中，進給物入口和進給通路和/或滲透物出口和滲透物通路可以與流體處理組件的另一個歧管相關聯。例如，在名稱為過濾組件、過濾歧管、過濾單元和用于引導滲透物的方法(Filtration Assemblies, FiltrationManifolds, Filtration Units, and Methods for Channeling Permeate)的美國專利申請公開US2008/0132200A1中和在2010年11月24日提交的名稱為歧管板和包括歧管板的流體處理結構(Manifold Plates and Fluid Treatment Arrangements Including ManifoldPlates)的美國專利申請N0.12/954，118中公開了歧管的例子。流體處理單元13和歧管30可以以多種方式中的任一種安裝在端部件11、12之間。例如，歧管30可以定位在端部件11、12之間，其中第一組一個或多個流體處理單元13處于一個端部件11的安裝表面與歧管30的一側上的安裝表面32之間，第二組一個或多個流體處理單元13處于另一個端部件12的安裝表面與歧管30的相對側上的安裝表面32之間。或者，歧管可以定位在端部件之間，鄰近端部件之一，其中一組一個或多個流體處理單元處于歧管與另一個端部件的安裝表面之間。每組兩個或更多個單元的流體處理單元13可以被布置成以各種方式(包括串聯、并聯或串聯/并聯組合的方式)經由進給、滲透物和滯留物通路21、23、25彼此流體連通。對于某些實施例，多個或全部流體處理單元13可以沿著至少滯留物通路25平行地布置。流體處理單元13可以彼此粘接和/或粘接到歧管30或端部件11、12，例如如美國臨時申請N0.61/476，874中所公開的。作為另外一種選擇或除此之外，流體處理單元可以與歧管和端部件一起彼此壓靠。流體處理組件可以包括一個或多個額外的部件。例如，流體處理組件可以包括一個或多個對準桿，以用于保持流體處理單元、歧管和/或端部件正確地對準，其中它們的流體通路和開口適當地彼此連通。流體處理組件還可以包括一個或多個壓縮桿，以用于將流體處理單元和歧管壓縮在端部件之間。對準桿和壓縮桿的例子例如可見于名稱為過濾組件和將過濾單元安裝在過濾組件中的方法(Filtration Assemblies and Methodsof Installing Filtration Units in Filtration Assemblies)的美國專利申請公開US2008/0135468A1和名稱為過濾組件和保持過濾單元在過濾組件中的壓縮的方法(Filtration Assemblies and Methods of Maintaining Compression of FiltrationUnits in Filtration Assemblies)的美國專利申請公開 US2008/0135499A1。作為另外一種選擇或除此之外，流體處理組件可以壓縮地保持在機械和/或液壓保持器或壓機內。包括例如墊圈的密封件可以布置在相鄰的流體處理單元之間和/或布置在流體處理單元和歧管或端部件之間，以將這些部件彼此密封。流動限制器可以定位在滯留物通路中多個位置的任一個位置處。例如，流動限制器26可以在歧管本體31中的滯留物開口 35與滯留物出口 24之間定位在歧管30內的滯留物通路25中。另外，流動限制器可以以多種方式中的任一種方式構造，以增大滯留物通路中的背壓或對流體流動的阻力。例如，流動限制器可以被構造為增大滯留物通路中的滯留物流動阻力的任何類型的結構，包括串聯和/或并聯布置的一個或多個限流孔口或者在滯留物通路25中串聯和/或并聯布置的一個或多個限流通道或毛細管。在圖2的實施例中，流動限制器26可以被構造為小開口限制通道40，該小開口限制通道40形成歧管30中的滯留物通路25的一部分。限制通道40可以是直的、彎曲的或彎折的。小開口限制通道40可以形成為例如歧管本體31中的小的、長形的孔，或者形成為歧管本體31的表面(例如安裝表面32)中的小的、長形的凹槽，例如V形、U形或半圓形凹槽。凹槽可以以多種方式在歧管本體31的表面處被密封。例如，薄的不可滲透的片材(例如熱塑性或熱固性片材)可以在凹槽上粘接到歧管本體的表面以封閉該凹槽。或者，流體處理單元可以壓靠或粘接到安裝表面以封閉該凹槽。流動限制器的尺寸可以根據期望的濃度因素或體積減小來進行選擇，并且可以取決于包括流體參數(例如流體粘度和固含量)和操作參數(例如系統進給壓力和進給流量)的因素。當流動限制器中的限制開口的尺寸降低和/或流動限制器中的限制通道的長度增大時，滯留物通路中的背壓或流動阻力可能增大。當滯留物通路中的流體流動阻力增大時，流體處理單元的可滲透介質的進給側處的壓力也可以增大，從而增強濃度因素或體積減小。總體上，可以選擇流動限制器的阻力，例如，限制開口可以制造得足夠小和/或限制通道的長度可以制造得足夠大，以便在保持期望的滯留物流量的情況下增強濃度因素或體積減小。對于任意組的流體參數和操作參數，這些尺寸可以根據經驗進行確定。對于許多實施例，小開口限制流動通道40的面積可以在從大約10_7平方英寸(64.5平方微米)或更小到大約10_2平方英寸(6.45平方毫米)或更大的范圍內，例如為大約10_6平方英寸(645平方微米)或大約0.001英寸(25.4微米)乘以大約0.001英寸(25.4微米)到大約5X10_3平方英寸(3.2平方毫米)或大約0.07英寸(1.8mm)乘以0.07英寸(1.8mm)。限制流動通道40的長度可以在從大約0.5英寸(1.27cm)或更小到大約4英寸(10.2cm)或更大的范圍內，例如為大約I英寸(2.54cm)到大約3英寸(7.62cm)。對于許多實施例，流動限制器的液壓半徑可以在從大約千分之0.32英寸(8.1微米)或更小到大約0.1英寸(2.5mm)或更大的范圍內，例如，在從大約千分之一英寸(.025mm)到大約千分之70英寸(1.8mm)的范圍內。在操作中，進給流體可以在壓力下從流體系統(未示出)供應到流體處理組件10的進給物入口 20，如圖1所示，其中進給流體可以穿過進給通路21而到達每個交叉流動流體處理單元13的可滲透流體處理介質14的進給側15。例如，進給流體可以在壓力下進入歧管30的進給物入口 20。進給壓力可以從一個流體系統和流體處理組件到另一個流體系統和流體處理組件而變化。對于某些實施例，進給壓力可以在從大約20psi或更小到大約80psi或更大的范圍內，例如在40psi和70psi之間。進給流體可以從進給物入口 20沿著進給通路21穿過歧管30的每一側上的安裝表面32中的進給開口 33而進入到流體處理單元13中。進給流體可以繼續穿過流體處理單元13的進給通路21，并且沿著歧管30的每一側上的流體處理單元13中的可滲透介質14的進給側15側向地行進。然后，進給流體的一部分可以作為滲透物從進給側15穿過可滲透介質14而到達滲透側16，如圖1中的箭頭所
/Jn ο滲透物可以從可滲透介質14的滲透側16通過滲透物通路23引導到滲透物出口22。例如，滲透物可以沿著每個流體處理單元13的可滲透介質14的滲透側16穿過滲透物通路23而到達歧管30每一側上的安裝表面32中的滲透物開口 34。然后，滲透物可以經由滲透物開口 34進入歧管30，并且穿過滲透物通路23而到達歧管30上的滲透物出口 22，在該滲透物出口處滲透物由流體系統接收。進給流體的沒有穿過流體處理單元的可滲透介質的部分(即滯留物)可以從每個可滲透介質14的進給側15穿過滯留物通路25和滯留物通路25中的流動限制器26。流動限制器26增大滯留物通路25中的背壓，這可以增大每個可滲透介質14的進給側15處的壓力。滯留物可以從流動限制器26通到滯留物出口 24。例如，滯留物可以從每個流體處理單元13的可滲透介質的進給側15穿過滯留物通路25而到達歧管30每一側上的安裝表面32中的滯留物開口 35。然后，滯留物可以經由滯留物開口 35進入歧管30，并且穿過歧管30中的流動限制器26。例如，滯留物可以穿過圖2所示的小開口限制流動通道40。流動限制器26 (例如限制流動通道40)增大滯留物通路25中的背壓，這可以增大歧管每一側上的每個流體處理單元13中的可滲透介質14的進給側處的進給壓力。流動限制器26兩側的壓降可以在從大約5psi或更小到大約30psi或更大的范圍內。可滲透介質的進給側處的壓力可以從一個流體處理組件到另一個流體處理組件而變化，并且從單個流體處理組件內的一個流體處理單元到另一個流體處理單元而變化。滯留物從流動限制器26(例如限制流動通道40)沿著滯留物通路25通道到滯留物出口 24。許多優點與實施本發明的流體處理組件、歧管和方法相關。例如，通過在滯留物通路中提供增大滯留物通路中的背壓的流動限制器，較大部分的進給流體可以作為滲透物從進給側穿過可滲透介質。如果滲透物是期望產品，那么能夠在滲透物出口處獲得較大體積的期望滲透物。如果滯留物是期望產品，那么被迫穿過可滲透介質的較大體積的滲透物消除了較多的不那么期望的滲透物，并且進一步聚集了能夠在滯留物出口處獲得的較多的期望滯留物。另外，流動限制器可以保持滯留物出口附近的滯留物通路中的壓力大于Opsi，從而確保對所有流體處理介質的充分進給流動并且提供更加穩固的流體處理組件。對于許多實施例，對于變化的進給壓力，流動限制器還可以保持濃度因素在一定程度上恒定，或者在任何單個進給壓力處流動限制器還可以保持濃度因素在一定程度上恒定。此外，實施本發明的流體處理組件和方法易于在流體系統中安裝和使用。因為流體處理組件包括滯留物通路中的流動限制器，所以流體系統可以包括較少的需要連接到滯留物出口且被調節以控制來自滯留物出口的滯留物流動的外部閥。相反，通過將流體處理組件的進給物入口以及滲透物和滯留物出口簡單地連接到流體系統的適當的部分并且在壓力下將進給流體供應到流體處理組件的進給物入口，流體處理組件可以快速且容易地安裝和使用。雖然參考若干實施例描述和/或圖示了本發明的多個特征，但是本發明并不限于這些實施例。例如，在不脫離本發明的范圍的情況下，這些實施例的一個或多個特征可以去除或進行修改，或者一個實施例的一個或多個特征可以與另一個實施例的一個或多個特征組合。甚至具有極為不同的特征的實施例也可以處于本發明的范圍內。例如，流體處理組件可以修改為包括兩個或更多個滯留物出口，并且每個滯留物出口都可以與滯留物通路中不同的流動阻力相關聯。圖3所示的歧管30與圖2所示的歧管30類似。(在這兩個圖中，類似的部件具有類似的附圖標記。)然而，圖3所示的歧管30可以包括與滯留物通路25中較高流動阻力相關的一個滯留物出口 24A和與滯留物通路25中較低流動阻力相關的另一個滯留物出口 24B。相比于與較低阻力相關的滯留物出口 24B的情況，與較高流動阻力相關的滯留物出口 24A也與滯留物通路25中背壓的較大增大相關。每個滯留物出口 24A、24B可以與流動限制器26流體連通，并且流動限制器26可以以多種方式被構造，以在滯留物通路25中提供不同的流動阻力。例如，流動限制器26可以包括平行延伸的兩個小開口限制流動通道40A、40B。在所示的實施例中，兩個限制流動通道40A、40B可以平行延伸離開歧管30中的滯留物開口 35。例如，通過比其它限制流動通道40B長和/或具有比其它限制流動通道40B小的開口，一個限制流動通道40A可以提供比其它限制流動通道40B高的滯留物流動阻力。較高阻力的滯留物出口 24A可以與較高阻力的限制流動通道40A流體連通，而較低阻力的滯留物出口 24B可以與較低阻力的流動通道40B流體連通。在其它實施例中，流動限制器可以是單個小開口限制流動通道，并且較高阻力的滯留物出口可以與限制流動通道的端部流體連通，而較低阻力的滯留物出口可以在限制流動通道的端部之間(例如在通道的中間)與限制流動通道流體連通。在操作中，例如如圖3所示的具有與不同流動阻力相關的不同滯留物出口 24A、24B的流體處理組件10可以以與例如如圖1所示的具有與僅僅一個流動阻力相關的僅僅一個滯留物出口 24的流體處理組件10幾乎相同的方式起作用。流體處理組件10可以安裝在流體系統中，其中進給物入口 20、滲透物出口 22以及滯留物出口 24A、24B中的一個滯留物出口連接到流體系統的適當端口。較高阻力的滯留物出口 24A和較低阻力的滯留物出口 24B之一可以聯接到流體系統，而另一個可以被關閉。進給流體可以在壓力下從流體系統供應，并且流體處理組件可以如上所述地進行操作。沿著滯留物通路25流動且進入歧管30中的滯留物開口 35的滯留物可以繼續流過滯留物通路25而經由相關的限制流動通道40A、40B流到選擇的滯留物出口 24A、24B。如果選擇較高阻力的滯留物出口 24A，那么滯留物通路中的背壓可以增大得較多，如果選擇較低阻力的滯留物出口 24B，那么滯留物通路中的背壓可以增大得較少。在修改的另一個例子中，流體處理組件可以包括流體地聯接到滯留物通路中的流動限制器的至少一個滯留物出口以及流體地聯接到滯留物通路且繞過流動限制器的另一個滯留物出口。例如，圖3所示的歧管30可以包括另一個滯留物出口 24C，該滯留物出口24C與歧管30中的滯留物通路25流體連通并且繞過流動限制器26，例如繞過限制流動通道40A、40B。在所示的實施例中，旁通滯留物出口 24C可以與歧管30中的滯留物開口 35直接流體連通。當流體處理組件10處理進給流體時，進給物入口 20、滲透物出口 22以及聯接到流動限制器26的滯留物出口 24A、24B或(如果需要)繞過流動限制器26的滯留物出口24C可以連接到流體系統。當清理流體處理組件時，沖洗流體可以供應到進給物入口 20并且通過旁通滯留物出口 24C排放，以更加高效地沖洗滯留物、進給和滲透物通路25，21，23以及可滲透介質14，而不存在與流動限制器26相關的壓降。在另一個修改中，流動限制器可以被構造為歧管的本體上的限制器層。例如，圖4所示的歧管30可以包括附接到歧管30的本體31的表面(例如在相對表面上)的限制器層41。限制器層41可以包括限定了流動限制器26的一個或多個子層41A-41D。例如，流動限制器26可以被構造為與前述限制流動通道40、40A、40B類似的小開口限制流動通道40。圖4所示實施例中的限制流動通道40可以具有螺線型形狀。例如，每個子層41A-41D都可以包括薄的聚合物片材，例如熱塑性或熱固性片材，并且子層41A-41D可以彼此粘接(例如熱粘接、粘合劑粘接或化學/溶劑粘接)且粘接到歧管本體31的表面。每個子層41A-41D都可以具有在子層41A-41D中形成的特征，并且這些特征合在一起可以限定流動限制器26。例如，最外層41D可以包括較大的開口 42，該較大的開口 42與歧管本體31中的滯留物開口 35相對應。下一個子層41C可以包括小開口限制流動通道40的第一部分，其一個端部可以與最外側子層41D中的大開口 42流體連通。下一個子層41B可以包括小開口 43，該小開口與限制流動通道40的第一部分的另一個端部流體連通。最內側子層41A可以包括限制流動通道40的第二部分，其從小開口 43延伸到歧管30的本體31中的滯留物開口 35。滯留物開口 35繼而與滯留物出口 24流體連通。從而，圖4所示歧管30中的滯留物通路25延伸通過每個限制器層41中的流動限制器26 (例如限制流動通道40)，并且延伸通過滯留物開口 35而延伸到滯留物出口 24。歧管(圖4中未示出)的進給和滲透物開口區域中的每個限制器層在所有子層中可以具有較大的對準的開口，以允許進給和滲透物通路從流體處理單元延伸通過限制器層，并且延伸通過歧管的其余部分，而延伸到進給物入口和滲透物出口。在操作中，如圖4所示的包括限制器層41 (例如歧管本體31的每一側上的限制器層41)的流體處理組件10可以以與如上所述、圖1所示的流體處理組件10幾乎相同的方式起作用。然而，滯留物可以沿著滯留物通路25穿過流動限制器26 (例如歧管30的限制器層41中的限制流動通道40)，而通到滯留物出口 24。滯留物流動阻力和滯留物通路25中背壓的相關增大可以由歧管本體31的每一側上的限制器層41中的流動限制器26(例如限制流動通道40)提供。圖5中示出了流體處理組件10的另一個實施例，其與圖1所示的流體處理組件10類似。(在這兩個圖中，類似的部件用類似的附圖標記表示。)然而，圖5所示的流體處理組件10的多層結構可以包括限制器部件，例如限制器板44，該限制器部件處于端部件11、12之間且與歧管30相鄰，例如處于流體處理單元13和歧管30的每一側上的安裝表面32之間。流動限制器26可以在限制器部件44中而不是在歧管30中定位在滯留物通路25中。限制器部件44中的流動限制器26可以以多種方式中的任一種方式構造，包括以上相對于歧管30所述的流動限制器26的任何構造。例如，如圖6所示，限制器部件44可以包括在部件44的每一側上的較大的截頭滯留物開口 45以及與以上所述類似的在滯留物開口 45之間延伸的小開口限制流動通道40。滯留物通路25從流體處理單元13延伸到歧管30，延伸通過限制器部件44中的流動限制器26，例如延伸通過滯留物開口 45和限制器部件44中的限制流動通道40。進給和滲透物通路21、23可以經由為通孔形式的進給和滲透物開口 46、47筆直延伸通過限制器部件44。在操作中，圖5所示的流體處理組件10可以以與如上所述、圖1所示的流體處理組件10幾乎相同的方式起作用。然而，進給流體和滲透物可以在歧管30和流體處理單元13之間在限制器部件44中分別沿著進給通路21和滲透物通路23穿過進給開口 46和滲透物開口 47。滯留物沿著滯留物通路25在流體處理單元13和歧管30之間在限制器部件44中穿過滯留物開口 45和流動限制器26 (例如限制流動通道40)。在歧管30中，滯留物可以沿著滯留物通路25穿過滯留物開口 35通到滯留物出口 24，而不穿過任何流動限制器。滯留物流動阻力和滯留物通路25中背壓的相關增大可以由歧管本體31的每一側上的限制器部件44中、滯留物通路25中的流動限制器26 (例如限制流動通道40)提供。圖7中示出了流體處理組件10的另一個實施例，其與圖1所示的流體處理組件10類似。(在每個圖中，類似的部件用類似的附圖標記表示。)然而，流動限制器可以在一個或多個流體處理單元中而不是在歧管中定位在滯留物通路中。例如，在圖7所示實施例中，流動限制器26可以在與歧管30相鄰的流體處理單元13中而不是在歧管30中定位在滯留物通路25中。流體處理單元13中的流動限制器26可以以多種方式中的任一種方式構造，包括以上相對于限制器部件44或歧管30所述的流動限制器26的任何構造。在操作中，圖7所示的流體處理組件10可以以與如上所述、圖1所示的流體處理組件10幾乎相同的方式起作用。然而，滯留物沿著滯留物通路25穿過流體處理單元13 (例如與歧管30相鄰的流體處理單元13)中的流動限制器26。在歧管30中，滯留物可以沿著滯留物通路25穿過滯留物開口 35通到滯留物出口 24，而不穿過任何流動限制器。滯留物流動阻力和滯留物通路25中背壓的相關增大可以由歧管本體31的每一側上的流體處理單元13中、滯留物通路中的流動限制器26提供。圖8中示出了流體處理組件10的另一個實施例，其與圖1所示的流體處理組件10類似。(在這兩個圖中，類似的部件用類似的附圖標記表示。)然而，圖8所示的流體處理組件10可以具有定位在端部件11、12之間的僅僅一個流體處理組件13，但是可以設置多個流體處理單元。另外，端部件11、12中的至少一個可以是歧管30。用作端部件的歧管可以以與前述任一個歧管30實質上相同的方式構造。然而，歧管30可以僅僅在歧管30的一側上具有安裝表面32，并且流體處理單元13可以僅僅定位在歧管30的一側上。在圖8所示的實施例中，歧管30可以與圖1所示的歧管30非常相似，每個歧管30都包括滯留物開口35、滯留物出口 24和歧管30的滯留物通路25中的流動限制器26。歧管30中的流動限制器26可以以多種方式中的任一種方式構造，包括以上所述的任何構造。在操作中，圖8所示的流體處理組件10可以以與如上所述、圖1所示的流體處理組件10幾乎相同的方式起作用。然而，進給、滲透物和流動通路21、23、25可以通過歧管30延伸到僅僅在歧管30 —側上的流體處理單元13。具體地，滯留物沿著滯留物通路25穿過歧管30中的流動限制器26而通到滯留物出口 24。滯留物流動阻力和滯留物通路25中背壓的相關增大可以由用作端部件12的歧管30的滯留物通路25中的流動限制器26提供。圖9中示出了流體處理組件10的另一個實施例，其與圖1、5和8所示的流體處理組件10類似。(在這些圖中，類似的部件用類似的附圖標記表示。)圖9所示的流體處理組件10可以包括具有流動限制器26的限制器部件44，類似于圖5所示的限制器部件44和流動限制器26。另外，兩個端部件11、12可以是歧管3(^、3( ，并且兩個歧管3(^、3( 可以都不包括流動限制器。歧管30A中的一個可以包括進給物入口 20和進給通路21以及滲透物出口 22和滲透物通路23，而另一個歧管30B可以包括滯留物出口 24和滯留物通路25。在操作中，圖9所示的流體處理組件10可以以與圖1、5和8所示的流體處理組件10幾乎相同的方式起作用。然而，進給流體被供應到流體處理單元13，并且僅僅通過歧管30A之一從流體處理單元13接收滲透 物，而通過另一個歧管30B從流體處理單元13接收滯留物。滯留物沿著滯留物通路25穿過限制器部件44中的流動限制器26，而通到具有滯留物出口 24的歧管30B。滯留物流動阻力和滯留物通路25中背壓的相關增大可以由限制器部件44中的流動限制器26提供。圖10中示出了流體處理組件10的另一個實施例，其與圖1、7和8所示的流體處理組件10類似。(類似的部件用類似的附圖標記表示。)圖10所示的流體處理組件10可以包括具有流動限制器26的流體處理單元13，類似于圖7所示的流體處理單元13和流動限制器26。滯留物沿著滯留物通路25穿過流體處理單元13中的流動限制器26而通到歧管30和滯留物出口 24。滯留物流動阻力和滯留物通路25中背壓的相關增大可以由流體處理單元13中的流動限制器26提供。在查看前述說明和附圖的情況下，對于本領域普通技術人員而言，其它修改和變型可以變得明顯。對于許多實施例，流動限制器可以在滯留物通路的端部附近和滯留物出口的上游定位在滯留物通路中。例如，流動限制器可以定位在滯留物通路內的最后一個過濾單元中，例如如圖7和10所示。或者，流動限制器可以在最后一個過濾單元的下游定位在滯留物通路中，例如在限制器部件中，如圖5和9所示，或者在歧管中，如圖1和8所示。然而，流動限制器也可以構造為滯留物出口的一部分。例如，滯留物出口可以包括用作流動限制器的機構。該機制可以具有固定的或可調節的開口，該開口增大延伸通過滯留物出口的滯留物通路中的背壓。因此，本發明包括法律所允許的以下權利要求中引用的主題的所有變化、修改和等效。本文所引用的所有參考文獻，包括公開、專利申請和專利，通過參考并入本文，就像每篇參考文獻單獨地且具體地通過參考而并入且其全文列在本文中。在描述本發明的內容中(尤其是在以下權利要求的內容中)使用術語“一”和“該”以及類似表達被認為是覆蓋單數和復數形式，除非文中另有說明或者明顯與內容相矛盾。術語“包括”、“具有”、“包含”和“含有”被認為是開放性的術語(即意思是“包括但不限于”)，除非另有說明。本文中數值范圍的描述僅僅是用作單獨參考落在范圍內的每個單獨值的簡化方法，除非本文另外指明，并且每個單獨的值并入到說明中就像其在本文中被單獨引用。本文所述的所有方法可以以任何合適的順序進行，除非本文另外指明，或者明顯與內容矛盾。本文所提供的任何和所有實例或示例性語言(如“例如”)的使用僅僅只是為了更好地闡明本發明，并且不是對本發明的范圍的限制，除非另外指明。說明書中的語言不應當被認為是表明任何未提及的元件對本發明的實施是必要的。
權利要求
1.一種流體處理組件，其包括: 相對的第一端部件和第二端部件； 至少一個流體處理單元，所述至少一個流體處理單元定位在所述第一端部件和所述第二端部件之間，所述流體處理單元包括具有進給側和滲透側的可滲透流體處理介質； 進給物入口和進給通路，所述進給通路從所述進給物入口通過所述流體處理單元延伸到所述流體處理介質的所述進給側； 滲透物出口和滲透物通路，所述滲透物通路從所述流體處理介質的所述滲透側通過所述流體處理單元延伸到所述滲透物出口； 滯留物出口和滯留物通路，所述滯留物通路從所述流體處理介質的所述進給側通過所述流體處理單元延伸到所述滯留物出口；以及 流動限制器，所述流動限制器定位在所述滯留物通路中，所述流動限制器被構造為增大所述滯留物通路中的背壓。
2.根據權利要求1所述的流體處理組件，其還包括定位在所述第一端部件和所述第二端部件之間的歧管，其中所述歧管包括所述滯留物出口，并且所述滯留物通路從所述流體處理介質的所述進給側通過所述流體處理單元和所述歧管延伸到所述滯留物出口。
3.根據權利要求2所述的流體處理組件，其中所述流動限制器在所述歧管中定位在所述滯留物通路中。
4.根據權利要求2所述的流體處理組件，其中所述歧管包括本體和附接到所述本體的限制器層，所述滯留物通路延伸通過所述限制器層，并且所述流動限制器在所述限制器層中設置在所述滯留物通路中。
5.根據權利要求2所述的流體處理組件，其還包括定位在所述第一端部件和所述第二端部件之間的限制器 部件，其中所述滯留物通路延伸通過所述限制器部件，并且所述流動限制器在所述限制器部件中設置在所述滯留物通路中。
6.根據權利要求2、3、4或5所述的流體處理組件，其中所述滯留物出口包括第一滯留物出口，且所述歧管還包括第二滯留物出口，并且其中第一滯留物出口在第一位置中與所述流動限制器流體連通，所述第一位置提供所述滯留物通路中背壓的第一增大，并且所述第二滯留物出口在第二位置中與所述流動限制器流體連通，所述第二位置提供所述滯留物通路中背壓的第二增大，所述第二增大小于所述第一增大。
7.根據權利要求2、3、4或5所述的流體處理組件，其中所述滯留物出口包括與所述流動限制器流體連通的第一滯留物出口，并且其中所述歧管還包括第二滯留物出口，所述第二滯留物出口與所述滯留物通路流體連通并且繞過所述流動限制器。
8.根據權利要求1所述的流體處理組件，其中所述第一端部件和所述第二端部件中的至少一個包括歧管，并且其中所述歧管包括所述滯留物出口，并且所述滯留物通路從所述流體處理介質的所述進給側通過所述流體處理單元和所述歧管延伸到所述滯留物出口。
9.根據權利要求8所述的流體處理組件，其中所述流動限制器在所述歧管中定位在所述滯留物通路中。
10.根據權利要求8所述的流體處理組件，其中所述歧管包括本體和附接到所述本體的限制器層，所述滯留物通路延伸通過所述限制器層，并且所述流動限制器在所述限制器層中設置在所述滯留物通路中。
11.根據權利要求8所述的流體處理組件，其還包括定位在所述第一端部件和所述第二端部件之間的限制器部件，其中所述滯留物通路延伸通過所述限制器部件，并且所述流動限制器在所述限制器部件中設置在所述滯留物通路中。
12.根據權利要求8、9、10或11所述的流體處理組件，其中所述滯留物出口包括第一滯留物出口，且所述歧管還包括第二滯留物出口，并且其中第一滯留物出口在第一位置中與所述流動限制器流體連通，所述第一位置提供所述滯留物通路中背壓的第一增大，并且所述第二滯留物出口在第二位置中與所述流動限制器流體連通，所述第二位置提供所述滯留物通路中背壓的第二增大，所述第二增大小于所述第一增大。
13.根據權利要求8、9、10或11所述的流體處理組件，其中所述滯留物出口包括與所述流動限制器流體連通的第一滯留物出口，并且其中所述歧管還包括第二滯留物出口，所述第二滯留物出口與所述滯留物通路流體連通并且繞過所述流動限制器。
14.根據權利要求1所述的流體處理組件，其還包括定位在所述第一端部件和所述第二端部件之間的限制器部件，其中所述滯留物通路延伸通過所述限制器部件，并且所述流動限制器在所述限制器部件中設置在所述滯留物通路中。
15.根據權利要求1所述的流體處理組件，其中所述流動限制器在所述流體處理單元中定位在所述滯留物通路中。
16.一種用于處理流體處理組件中的流體的方法，所述流體處理組件具有進給物入口、滲透物出口和滯留物出口，所述方法包括: 從所述進給流體入口通過所述流體處理組件中的進給通路供應流體，并且沿著可滲透流體處理介質的進給側切向地供應該流體； 將滲透物從所述可滲透流體處 理介質的滲透側通過所述流體處理組件中的滲透物通路引導到所述滲透物出口 ；以及 將滯留物從所述可滲透流體處理單元的所述進給側通過所述流體處理組件中的滯留物通路引導到所述滯留物出口，包括將所述滯留物引導通過所述滯留物通路中的流動限制器并且增大所述滯留物通路中的背壓。
17.根據權利要求16所述的方法，其中引導所述滯留物包括使所述滯留物在歧管中通過所述滯留物通路，所述歧管包括所述流動限制器和所述滯留物出口。
18.根據權利要求16所述的方法，其中引導所述滯留物包括使所述滯留物在歧管中通過所述滯留物通路，并且使所述滯留物在限制器層中通過所述滯留物通路，所述歧管具有所述滯留物出口，所述限制器層附接到所述歧管并且包括所述流動限制器。
19.根據權利要求16所述的方法，其中引導所述滯留物包括使所述滯留物在歧管中通過所述滯留物通路，并且使所述滯留物在限制器部件中通過所述滯留物通路，所述歧管具有所述滯留物出口，所述限制器部件定位成與所述歧管相鄰并且包括所述流動限制器。
20.根據權利要求16所述的方法，其中引導所述滯留物包括使所述滯留物在包括所述流動限制器的流體處理單元中通過所述滯留物通路。
21.一種用于流體處理組件的歧管，所述流體處理組件具有至少一個交叉流動流體處理單元，所述歧管包括:本體，所述本體具有滯留物開口，以用于接收來自流體處理單元的滯留物；所述本體上的滯留物出口 ；滯留物通路，所述滯留物通路從所述滯留物開口到所述滯留物出口延伸通過所述本體；以及流動限制器，所述流動限制器定位在所述滯留物通路中，所述流動限制器被構造為增大滯留物流動通過所述滯留物通路的阻力。
22.根據權利要求21所述的歧管，其中所述本體具有用于將進給流體供應到流體處理單元的進給開口，并且其中所述歧管還包括所述本體上的進給物入口和從所述進給物入口到所述進給開口延伸通過所述本體的進給通路。
23.根據權利要求21或22所述的歧管，其中所述本體具有用于從流體處理單元接收滲透物的滲透物開口，并且其中所述歧管還包括所述本體上的滲透物出口和從所述滲透物開口到所述滲透物出口延伸通過所述本體的滲透物通路。
24.根據權利要求21-23中任一項所述的歧管，其中所述流動限制器包括所述本體內的所述滯留物通路中的限制流動通道。
25.根據權利要求21-23中任一項所述的歧管，其還包括附接到所述本體的表面的限制器層，所述限制器層形成所述流動限制器，并且所述滯留物通路通過所述限制器層中的所述流動限制器延伸到所述本體中的所述滯留物開口。
26.根據權利要求25所述的歧管，其中所述限制器層包括形成所述流動限制器的一個或多個子層，所述流動限制器包括限制流動通道。
27.根據權利要求21-24中任一項所述的歧管，其中所述滯留物出口包括第一滯留物出口，且所述歧管還包括第二滯留物出口，并且其中所述第一滯留物出口在第一位置中與所述流動限制器流體連通，所述第一位置提供第一流動阻力，且第二滯留物出口在第二位置中與所述流動限制器流體連通，所述第二位置提供第二流動阻力，所述第二流動阻力小于所述第一流動阻力。
28.根據權利要求21-24中任一項所述的歧管，其中所述滯留物出口包括與所述流動限制器流體連通的第一滯留物出口，并且其中所述歧管還包括第二滯留物出口，所述第二滯留物出口與所述滯留物通路流體連通并且繞過所述流動限制器。
全文摘要
本發明涉及流體處理組件，其包括定位在相對的端部件之間的一個或多個交叉流動流體處理單元。流體處理單元包括具有進給側和滲透側的可滲透流體處理介質。流體處理組件還包括進給物入口和進給通路、滲透物出口和滲透物通路以及滯留物出口和滯留物通路。進給通路將進給流體從進給物入口引導到可滲透介質，并且沿著可滲透介質的進給側切向地引導進給流體。滲透物通路將滲透物從可滲透介質的滲透側引導到滲透物出口。滯留物通路將滯留物從可滲透介質的進給側引導到滯留物出口。流動限制器定位在滯留物通路中。
文檔編號B01D27/00GK103153425SQ201280003217
公開日2013年6月12日 申請日期2012年8月9日 優先權日2011年8月12日
發明者S·珀爾, C·塞耶, S·梅西爾 申請人:帕爾公司