专利名称：一种可用于生物制药中扩张床设备的液体分布器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于生物化学技术领域，尤其涉及一种在工业化规模生产中用于分离的色谱分离装置及其部件。
背景技术：
色谱分离是生化分离过程中最常用的方法之一。传统的色谱分离柱(简称色谱柱)采用固定床形式，即将吸附树脂用上下多孔筛板压紧固定于色谱柱中，使之无法流动，俗称“固定床”。传统的固定床色谱分离工艺虽能满足日常生化产品生产过程中的分离要求，但其工艺流程较长，设备投资额较高，高速/大容量离心机的价格昂贵，过滤设备需经常更换过滤膜，导致了整个生产/操作的成本和费用较高，且难以降低。色谱分离柱采用膨胀床的概念自上世纪80年代开始推出。虽然膨胀床色谱分离技术在工业上已有成功应用的实例，但其使用范围并不广泛。目前，在生物化学领域的实际工业化规模生产中只有少量的商业应用，如大肠杆菌匀浆、包涵体、大肠杆菌培养液，酵母细胞匀浆，酵母培养液，杂交瘤细胞培养液以及动物组织广物的提取等。影响膨胀床(业内亦称扩张床，下同)使用范围/使用效率的主要的原因之一， 是因为膨胀床在处理含固体的料液时，虽然料液中的固体能通过吸附剂之间的空隙穿过床层，但是由于承载吸附剂的下支承丝网之筛板(亦称筛网支撑板或支撑筛板)的孔径较小，固体颗粒会聚集在支撑筛板和吸附剂挡板的下部，随着固体物质越聚越多，最后导致固体颗粒堵塞支撑筛板和孔道。而支撑筛板和孔道的堵塞，轻则造成流体均布情况恶化，清洗困难，重则造成停产，故而严重地影响了膨胀床的正常使用和运行。另一个影响膨胀床使用范围/使用效率的主要问题，是传统的膨胀床分布器不能在膨胀床床层的底部迅速地形成平推流。本申请人此前申请的，公告日为2011年6月15日，公告号为CN 2018622290U的中国实用新型专利中公开了一种“用于生化分离过程的膨胀床色谱分离柱”，其在膨胀床多孔筛网/筛板下设置包括进料管、径向喷射孔和径向导流圆盘的液体分布器，在膨胀床的底端设置一个物料排出口，所述径向导流圆盘与多孔筛网支撑板下表面配合，构成流体均布流道。其可以更好地对进入膨胀床的原料样品料液进行均布，解决了膨胀床在工业放大生产过程中低床层压降下料液供液压力沿半径方向均匀分布的问题，较好地确保了通过膨胀床床层的流体呈现平推流状态，还可以自动清洁多孔筛网/筛板及支撑板，提高了膨胀床的吸附载量和脱附分辨率。但上述技术方案存在一定的不足，一是其液体分布器的流体均布采用纵向回流方式，流道结构比较复杂，制造工艺要求较高，二是只有纵向回流，使用效果尚未发挥到最佳，特别是应用在一些小型装置上时，其结构略显复杂，也不便于其与现有装置使用效果的比较。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可用于生物制药中扩张床设备的液体分布器，其液体分布器采用同一水平上流道相互交错的设计结构，在相同使用效果的情况下，其液体分布器的流体均布流道结构更加简单，制作方便，易于实施，特别适用于小型和低流量装置，也便于与现有装置进行使用效果的比较。本实用新型的技术方 案是提供一种可用于生物制药中扩张床设备的液体分布器，包括位于扩张床底部多孔筛网支撑板下方的径向导流盘和位于径向导流盘中间的进料管，所述的进料管设置在扩张床底端的中心部位，在进料管的上端，设置有径向喷射孔，所述径向导流圆盘的上表面与扩张床底部的多孔筛网支撑板之下表面配合，从径向导流圆盘的中心，沿着径向导流圆盘的半径方向，构成流体均布流道，其特征是在所述径向导流圆盘的上表面，沿圆周方向上设置有一系列交替间隔设置的导流凹面和导流凸面；所述径向导流圆盘的导流凹面和导流凸面按圆周方向均匀排列；所述的导流凹面和导流凸面与多孔筛网支撑板的下表面之间的空间，分别构成流体流道；其中，导流凸面和导流凹面均呈扇形，以进料管的上端为中心，在圆周上交替相间设置，并均匀分布；在所述进料管的上端，设置有与导流凸面数量等同的径向喷射孔。进一步的，在所述进料管的上端，设置可升降式的径向喷射孔构件；在径向喷射孔构件上，沿圆周分布有与导流凸面数量等同的径向喷射孔。其中，所述的各个径向喷射孔与各导流凸面对应设置。具体的，所述的导流凸面到多孔筛网支撑板下表面之间的高度距离，沿径向导流圆盘的中心向圆周边缘部位依次减少，构成第一径向变截面流体流道；同时，其所述的导流凹面到多孔筛网支撑板下表面之间的高度距离，沿径向导流圆盘的圆周边缘向中心部位依次增加，构成第二径向变截面流体流道。或者，所述的导流凸面到多孔筛网支撑板下表面之间的高度距离，沿径向导流圆盘的中心向圆周边缘部位依次增加，构成第一径向变截面流体流道；同时，其所述的导流凹面到多孔筛网支撑板下表面之间的高度距离，沿径向导流圆盘的圆周边缘向中心部位依次减少，构成第二径向变截面流体流道。更进一步的，所述径向导流圆盘上表面各个导流凸面的总面积之和，大于等于径向导流圆盘上表面各个导流凹面的总面积。所述的径向导流圆盘与扩张床底部固接为一体。其所述径向导流圆盘的导流凸面与多孔筛网支撑板的下表面之间，构成料液流体的均布流道。其径向导流圆盘的导流凹面与多孔筛网支撑板的下表面之间，构成料液流体的返流流道。与现有技术比较，本实用新型的优点是I.其径向流体的均布采用横向回流的方式，扩展了本申请人原有技术方案中径向流体均布的实现方式和途径，使得整个技术方案的使用效果可以发挥到最佳；2.液体分布器的流体均布流道结构更加简单，制作方便，易于实施，适用于一些小型和低流量装置，特别适用于与现有装置进行使用效果的比较；[0024]3.由于其在进料管的上端设置了可升降式的径向喷射孔构件，有助于整个分离装置实现完全可清洗，没有死体积，符合“卫生设计”的要求。
图I是本实用新型的结构示意图；图2是径向导流圆盘的俯视结构示意图。图中101为扩张床壁，102为多孔筛网支撑板，103为进料管，103-1为径向喷射孔构件，104为径向喷射孔，105为径向导流圆盘，105-1为径向导流圆盘的中心部位，105-2为径向导流圆盘的圆周边缘部位，105-3为通孔，105-4为料液流体的返回流，106为排出口，107为料液流体的变截面切线流，110为导流凸面，111为导流凹面。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步说明。图I中，本技术方案包括位于扩张床底部101多孔筛网支撑板102下方的径向导流盘和位于径向导流盘中间的进料管103，所述的进料管设置在扩张床底端的中心部位，在进料管的上端，设置有径向喷射孔104，所述径向导流圆盘的上表面与扩张床底部的多孔筛网支撑板之下表面配合，从径向导流圆盘的中心，沿着径向导流圆盘的半径方向，构成流体均布流道。本技术方案的发明点在于在径向导流圆盘105的上表面，沿圆周方向上设置有一系列交替间隔设置的导流凹面111和导流凸面110，径向导流圆盘的导流凹面和导流凸面按圆周方向均匀排列，导流凹面和导流凸面与多孔筛网支撑板的下表面之间的空间，分别构成流体流道。其中，导流凸面和导流凹面均呈扇形，以进料管的上端为中心，在圆周上交替相间设置，并均匀分布；在所述进料管的上端，设置有与导流凸面数量等同的径向喷射孔104。进一步的，在所述进料管的上端，设置可升降式的径向喷射孔构件103-1 ;在径向喷射孔构件上，沿圆周分布有与导流凸面数量等同的径向喷射孔104。其中，所述的各个径向喷射孔与各导流凸面对应设置。作为一种实施方案，如本图所示，导流凸面110与多孔筛网支撑板102下表面之间的高度尺寸，沿径向导流圆盘的中心部位105-1向圆周边缘部位105-2依次减少，构成第一径向变截面流体流道。同时，与此相对应匹配的，导流凹面111与多孔筛网支撑板102下表面之间的高度尺寸，沿径向导流圆盘的圆周边缘105-2向中心部位105-1依次增加，构成第二径向变截面流体流道。换句话说，在从所述径向导流圆盘的中心向导流圆盘圆周边缘的径向方向上，所述第一径向变截面流体流道的横截面积依次递减，料液流体从导流圆盘中心向外作径向流动时的流通面积依次减小。同样，在从所述径向导流圆盘圆周边缘部位向导流圆盘中心的径向方向上，所述第二径向变截面流体流道的横截面积依次递增，料液流体沿导流圆盘作径向流动时的流通面积依次增加。、[0038]为了简化整体结构和制造工艺，可以采用图中所示结构，即将径向导流圆盘105与扩张床101的底部结合为一体，直接在扩张床101的底部制造出导流凸面和导流凹面。[0039]更具体的，径向导流圆盘的导流凸面与多孔筛网支撑板的下表面之间，构成料液流体的均布流道。同理，径向导流圆盘的导流凹面与多孔筛网支撑板的下表面之间，构成料液流体的返流流道。此外，为了保证第一径向变截面流体流道(即前述的均布流道)中的料液流体(图I中以变截面切线流107来表示)能完全通过第二径向变截面流体流道(即前述的返流流道)(图I中以料液流体的返回流105-4来表示)排出，故采用了 “在从所述径向导流圆盘的中心向导流圆盘圆周边缘的径向方向上，所述第一径向变截面流体流道的横截面积依次递减，料液流体从导流圆盘中心向外作径向流动时的流通面积依次减小”和“在从所述径向导流圆盘圆周边缘部位向导流圆盘中心的径向方向上，所述第二径向变截面流体流道的横截面积依次递增，料液流体沿导流圆盘作径向流动时的流通面积依次增加”的流道结构设计。为了加强清洗效果，还可采用图I中未示出的另一种实施方案，即导流凸面到多孔筛网支撑板下表面之间的高度尺寸，沿径向导流圆盘的中心向圆周边缘部位依次增加，构成第一径向变截面流体流道；同时，其导流凹面到多孔筛网支撑板下表面之间的高度尺寸，沿径向导流圆盘的圆周边缘向中心部位依次减少，构成第二径向变截面流体流道。此外，由图I可知，第一径向变截面流体流道首、末端流道的高度差(即在径向导流圆盘中心部位的流体流道高度与在径向导流圆盘周边缘部位的流体流道高度之差，下同)，要小于第二径向变截面流体流道首、末端流道的高度差。当整个装置处于正常工况时，把径向喷射孔构件(或者把进料管及径向喷射孔构件一并)升起至本图中黑实线所示位置，径向喷射孔将料液流体喷至径向导流圆盘的导流凸面110上，构成料液流体的变截面切线流107，料液流体流径向导流圆盘的圆周边缘部位105-2后，沿导流凹面111返回，构成料液流体的返回流105-4，经排出口 106排出。当整个装置处于洗脱工况时，将径向喷射孔构件或将进料管及径向喷射孔构件一并下降至本图中浅黑虚线所示位置，则径向喷射孔构件正好进入径向导流圆盘中心的通孔105-3，则由导流凸面与多孔筛网支撑板下表面之间构成的料液流体均布流道和由导流凹面与多孔筛网支撑板下表面之间构成的料液流体返流流道均可参与洗脱过程，这样可以消除径向导流圆盘所在空间的“死体积”，保证洗脱用液体对径向导流圆盘所在空间的完全清洗(业内亦称为“卫生设计”)，实现完全的“在线”清洗。图2中，在所述径向导流圆盘的上表面,沿圆周方向上设置有一系列交替间隔设置的导流凹面111和导流凸面110。由图可知，径向导流圆盘上表面的导流凹面和导流凸面按圆周方向均匀排列。径向喷射孔构件103-1上的各个径向喷射孔104与各导流凸面对应设置。换句话说，由于各个导流凸面的圆心夹角大于各个导流凹面的圆心夹角，所以径向导流圆盘上表面各个导流凸面的总面积之和，大于等于径向导流圆盘上表面各个导流凹面的总面积。本液体分布器采用同一水平上流道相互交错的设计结构，扩展了本申请人原有技术方案中径向流体均布的实现方式和途径，使得整个技术方案的使用效果可以发挥到最佳。在相同使用效果的情况下，其液体分布器的流体均布流道结构更加简单，制作方便，易于实施，特别适用于小型和低流量装置，也便于与现有装置进行使用效果的比较。本实用新型可广泛用于生物制药及其相关领域。
权利要求1.ー种可用于生物制药中扩张床设备的液体分布器，包括位于扩张床底部多孔筛网支撑板下方的径向导流盘和位于径向导流盘中间的进料管，所述的进料管设置在扩张床底端的中心部位，在进料管的上端，设置有径向喷射孔，所述径向导流圆盘的上表面与扩张床底部的多孔筛网支撑板之下表面配合，从径向导流圆盘的中心，沿着径向导流圆盘的半径方向，构成流体均布流道，其特征是 在所述径向导流圆盘的上表面，沿圆周方向上设置有一系列交替间隔设置的导流凹面和导流凸面； 所述径向导流圆盘的导流凹面和导流凸面按圆周方向均匀排列； 所述的导流凹面和导流凸面与多孔筛网支撑板的下表面之间的空间，分别构成流体流道； 其中，导流凸面和导流凹面均呈扇形，以进料管的上端为中心，在圆周上交替相间设置，并均匀分布； 在所述进料管的上端，设置有与导流凸面数量等同的径向喷射孔。
2.按照权利要求I所述的可用于生物制药中扩张床设备的液体分布器，其特征是在所述进料管的上端，设置可升降式的径向喷射孔构件；在径向喷射孔构件上，沿圆周分布有与导流凸面数量等同的径向喷射孔。
3.按照权利要求I或2所述的可用于生物制药中扩张床设备的液体分布器，其特征是所述的各个径向喷射孔与各导流凸面对应设置。
4.按照权利要求I所述的可用于生物制药中扩张床设备的液体分布器，其特征是 所述的导流凸面到多孔筛网支撑板下表面之间的高度距离，沿径向导流圆盘的中心向圆周边缘部位依次減少，构成第一径向变截面流体流道； 所述的导流凹面到多孔筛网支撑板下表面之间的高度距离，沿径向导流圆盘的圆周边缘向中心部位依次增加，构成第二径向变截面流体流道。
5.按照权利要求I所述的可用于生物制药中扩张床设备的液体分布器，其特征是 所述的导流凸面到多孔筛网支撑板下表面之间的高度距离，沿径向导流圆盘的中心向圆周边缘部位依次増加，构成第一径向变截面流体流道； 所述的导流凹面到多孔筛网支撑板下表面之间的高度距离，沿径向导流圆盘的圆周边缘向中心部位依次减少，构成第二径向变截面流体流道。
6.按照权利要求I所述的可用于生物制药中扩张床设备的液体分布器，其特征是所述径向导流圆盘上表面各个导流凸面的总面积之和，大于等于径向导流圆盘上表面各个导流凹面的总面积。
7.按照权利要求I所述的可用于生物制药中扩张床设备的液体分布器，其特征是所述的径向导流圆盘与扩张床底部固接为一体。
8.按照权利要求I所述的可用于生物制药中扩张床设备的液体分布器，其特征是所述径向导流圆盘的导流凸面与多孔筛网支撑板的下表面之间，构成料液流体的均布流道；径向导流圆盘的导流凹面与多孔筛网支撑板的下表面之间，构成料液流体的返流流道。
专利摘要一种可用于生物制药中扩张床设备的液体分布器，属生物化学技术领域。包括位于扩张床底部多孔筛网支撑板下方的径向导流盘和位于径向导流盘中间的进料管，其特征是在径向导流圆盘上表面，沿圆周方向上设置有一系列交替间隔设置的导流凹面和导流凸面；所述导流凹面和导流凸面按圆周方向均匀排列；其导流凸面和导流凹面均呈扇形，以进料管的上端为中心，在圆周上交替相间设置，均匀分布；在进料管的上端，设置有与导流凸面数量等同的径向喷射孔。其采用同一水平上流道相互交错的设计结构，使得其使用效果更佳，液体分布器流体均布流道结构更加简单，制作方便，易于实施，特别适用于小型和低流量装置，可广泛用于生物制药及其相关领域。
文档编号B01D15/24GK202366510SQ20112048232
公开日2012年8月8日 申请日期2011年11月28日 优先权日2011年11月28日
发明者顾雄毅 申请人:顾雄毅