专利名称：流体处理组件、用于流体处理组件的歧管和用于处理流体的方法
技术领域：
本发明涉及流体处理组件、用于流体处理组件的歧管和用于处理流体的方法，其可以用来在单用途或多用途应用中以多种方式中的任一种方式处理各种各样的流体。实施本发明的每个流体处理组件都可以包括定位在相对的端部件之间的一个或多个交叉流动流体处理单元。每个流体处理单元都可以包括具有进给侧和渗透侧的可渗透流体处理介质。待处理的流体被称为进给流体或过程流体。流体处理组件可以包括进给流体入口和进给通路，该进给通路将进给流体从进给流体入口引导到可渗透流体处理介质的进给侧，并且沿着可渗透流体处理介质的进给侧切向地引导进给流体。从进给侧穿过可渗透介质到达渗透侧的流体被称为渗透物或过滤物。流体处理组件还可以包括渗透物出口和渗透物通路，该渗透物通路将渗透物从流体处理介质的渗透侧引导到渗透物出口。没有穿过流体处理介质的流体被称为滞留物或聚集物。流体处理组件还可以包括滞留物出口和滞留物通路，该滞留物通路将滞留物从流体处理介质的进给侧引导到滞留物出口。另外，流体处理组件可以包括一个或多个歧管，流体入口、渗透物出口和滞留物出口可以位于该歧管上。具有进给物入口的歧管可以将进给流体经由进给通路从进给物入口分配到每个流体处理单元。具有渗透物出口的歧管可以将渗透物经由渗透物通路从每个流体处理单元引导到渗透物出口。具有滞留物出口的歧管可以将滞留物经由滞留物通路从每个流体处理单元引导到滞留物出口。在使用中，进给流体可以在压力下供应到流体处理组件的进给物入口。流体压力使得进给流体沿着进给通路到达每个流体处理单元的可渗透流体处理介质，然后沿着可渗透介质的进给侧切向地推动该进给流体。进给侧上的流体压力高于可渗透介质的渗透侧上的流体压力。这种压差或差压使得进给流体的一部分作为渗透物或过滤物从进给侧穿过可渗透介质到达渗透侧。流体压力使得渗透物从渗透侧沿着渗透物通路到达渗透物出口。流体压力使得进给流体的没有穿过可渗透介质的其余部分(即滞留物或聚集物)沿着滞留物通路到达滞留物出口。渗透物、滞留物或这两者都可以是期望的产品。
发明内容
根据本发明的一个方面，流体处理组件可以包括相对的第一和第二端部件以及定位在第一和第二端部件之间的至少一个流体处理单元。流体处理单元可以包括具有进给侧和渗透侧的可渗透流体处理介质。每个流体处理组件还可以包括:进给物入口和进给通路，该进给通路从进给物入口穿过流体处理单元延伸到流体处理介质的进给侧；渗透物出口和渗透物通路，该渗透物通路从流体处理介质的渗透侧延伸到渗透物出口 ；以及滞留物出口和滞留物通路，该滞留物通路从流体处理介质的进给侧延伸到滞留物出口。每个流体处理组件还可以包括流动阻止器，该流动阻止器定位在滞留物通路中，以增大滞留物通路中的背压。根据本发明的另一个方面，用于在具有进给物入口、渗透物出口和滞留物出口的流体处理组件中处理流体的方法可以包括:在压力下从进给物入口通过流体处理组件中的进给通路供应进给流体，并且沿着可渗透流体处理介质的进给侧切向地供应该进给流体。每个方法还可以包括:将渗透物从可渗透流体处理介质的渗透侧通过流体处理组件中的渗透物通路引导到渗透物出口 ；以及将滞留物从可渗透流体处理介质的进给侧通过流体处理组件中的滞留物通路引导到滞留物出口。将滞留物引导通过滞留物通路可以包括:使滞留物穿过滞留物通路中的流动限制器，以增大滞留物通路中的背压。根据本发明的另一个方面，用于具有至少一个交叉流动流体处理单元的流体处理组件的歧管可以包括本体、滞留物出口、滞留物通路和流动限制器。本体可以具有滞留物开口，以用于从流体处理组件接纳滞留物。滞留物出口可以处于本体上，并且滞留物通路可以通过本体从滞留物开口延伸到滞留物出口。流动限制器可以定位在滞留物通路中，并且被构造为增大滞留物流过滞留物通路的阻力。实施本发明的流体处理组件、歧管和方法具有许多优点。例如，将流动限制器定位在流体处理组件的滞留物流体通路中增大了滞留物通路中的背压(即对流体流动的阻力)，这可以增大流体处理单元的可渗透流体处理介质的进给侧处的压力。增大进给侧压力增大了可渗透介质两侧的压差，并且使得进给流体的较大部分作为渗透物从进给侧穿过可渗透介质。如果渗透物是期望产品，那么能够在渗透物出口处获得较大体积的期望渗透物。如果滞留物是期望产品，那么被迫穿过可渗透介质的较大体积的渗透物消除了较多的不那么期望的渗透物，并且进一步聚集了能够在滞留物出口处获得的较多的期望滞留物。另外，在滞留物通路中提供流动限制器显著地方便了流体处理组件在流体系统中的安装和使用。因为流体处理组件包括滞留物通路中的流动限制器，所以流体系统可以包括较少的需要连接到滞留物出口且被调节以控制来自滞留物出口的滞留物流动的外部阀。相反，通过将流体处理组件的进给物入口以及渗透物和滞留物出口简单地连接到流体系统的适当的端口并且在压力下将进给流体供应到流体处理组件的进给物入口，流体处理组件可以快速且容易地安装和使用。对于本发明的许多但非全部实施例而言，在歧管内的滞留物通路中提供流动限制器是尤其高效和方便的。在以下的描述和附图中进一步公开了本发明的一些实施例的其它特征和优点。
图1为流体处理组件的代表图。图2为图1的流体处理组件的歧管的平面图。图3为另一个歧管的平面图。图4为另一个歧管的一部分的横截面图。图5为另一个流体处理组件的代表图。图6为限制器部件的侧视图。图7为另一个流体处理组件的代表图。图8为另一个流体处理组件的代表图。图9为另一个流体处理组件的代表图。图10为另一个流体处理组件的代表图。
具体实施例方式实施本发明的一个或多个方面的流体处理组件可以以各种各样的方式构造。图1中示出了流体处理组件10的许多不同例子中的一个例子。总体上，流体处理组件10可以包括多层结构，该多层结构包括相对的端部件11、12以及定位在端部件11、12之间的一个或多个交叉流动流体处理单元13。每个流体处理单元13都可以包括具有进给侧15和相对的渗透侧16的可渗透流体处理介质14。流体处理组件10还可以包括:至少一个进给物入口 20和进给通路22，该进给通路22用于将进给流体从进给物入口 20引导到至少一个可渗透介质14的进给侧15 ;至少一个渗透物出口 22和渗透物通路23，该渗透物通路23用于将渗透物从每个可渗透介质14的渗透侧16引导到渗透物出口 22 ;以及至少一个滞留物出口24和滞留物通路25，该滞留物通路25用于将滞留物从至少一个可渗透介质14的进给侧15引导到滞留物出口 24。流体处理组件10还包括流动限制器26，该流动限制器26定位在滞留物通路25中多个位置的任一个位置处，以增大滞留物通路25内的背压(即对流体流动的阻力)。每个交叉流动流体处理单元14都可以以多种方式中的任一种构造，并且每个流体处理单元14的尺寸和形状可以从一个流体处理组件到另一个流体处理组件而改变。例如，每个流体处理单元都可以包括密封在外壳内的可渗透流体处理介质的一个或多个层，以限定可渗透介质的进给侧和渗透侧。一个或多个进给通道、渗透物通道和滞留物通道可以在外壳内延伸，以将进给流体供应到可渗透介质的进给侧，从可渗透介质的渗透侧接收渗透物，并且从可渗透介质的进给侧接收滞留物。进给通道可以形成进给通路21的一部分，渗透物通道可以形成渗透物通路23的一部分，并且滞留物通道可以形成滞留物通路25的一部分。或者，交叉流动流体处理单元可以包括至少一个进给层、至少一个渗透物层和可渗透流体处理介质的至少一个层。进给层和渗透物层每个都可以包括多孔片材，例如织造或非织造纤维片材或者金属片材或聚合物型网片，并且可渗透介质层可以定位在进给层和渗透物层之间。进给层、介质层和渗透物层的布置可以被包封，例如被热塑性或热固性树脂封装，并且可以设置有进给开口、渗透物开口和滞留物开口，例如通孔。进给开口可以与多孔进给层流体连通，以形成进给通路21的一部分；滞留物开口也可以与多孔进给层流体连通，以形成滞留物通路25的一部分；并且渗透物开口可以与多孔渗透物层流体连通，以形成渗透物通路23的一部分。例如，在2011年4月19提交的名称为流体处理结构和织造流体处理结构的方法(Fluid Treatment Arrangements and Methods of Making FluidTreatment Arrangements)的美国临时专利申请N0.61/476，874中公开了流体处理单兀的例子。流体处理介质可以是可渗透的，即多孔的、可渗透的、半渗透的或选择性渗透的，并且可以由多种材料中任一种形成，包括例如天然或合成聚合物。流体处理介质可以成形为各种各样的结构中的任一种，包括例如纤维或丝状结构，例如织造或非织造片材或隔膜，例如支撑的或非支撑的隔膜。另外，流体处理介质可以具有或者可以修改为具有无数种流体处理特性中的任一种。例如，流体处理介质可以具有正电荷、负电荷或中性电荷；其可以是疏液体性或亲液体性的，包括疏水性或亲水性或者疏油性或亲油性；和/或其可以具有连接的官能团，例如配体或任何其它反应性部分，其可以化学地结合到流体中的物质。流体处理介质可以形成有、饱含或以其他方式包含用来以多种方式中的任一种进一步处理流体的各种材料。这些功能材料可以包括例如吸附剂、离子交换树脂、色谱介质、酶、反应剂、或者能够化学地和/或物理地结合、反应、催化、传递或其它方式影响流体中的物质或流体自身的任何类型的催化剂。另外，流体处理介质可以具有任何宽泛范围的分子截留或移除等级，例如从超多孔或纳米多孔或更加精细到微米多孔或更加粗糙。从而，流体处理介质可以用作任何类型的处理介质，包括捕集介质或分离介质，例如过滤介质。端部件11、12也可以以许多不同的方式构造。例如，每个端部件11、12都可以是不具有流体开口或流体通路的封闭端板。例如，每个封闭端板11、12都可以具有大致盒状形状，并且可以包括面向流体处理单元13的安装表面。一个或多个流体处理单元13可以彼此紧挨着堆叠在封闭端板11、12的安装表面之间。一个流体处理单元13的进给、渗透物和/或滞留物通路21、23、25可以对准并密封到相邻的流体处理单元13的进给、渗透物和/或滞留物通路21、23、25。封闭端板11、12可以密封和隔离接触每个封闭端板11、12的安装表面的相邻流体处理单元13中的进给、渗透物和/或滞留物通路21、23、25。流体处理组件10还可以包括至少一个歧管30，作为多层结构的部件。一个或多个歧管30可以定位在端部件11、12之间，例如处于封闭端板之间的流体处理单元13的堆叠中。歧管可以以各种方式构造。例如，歧管可以包括至少一个或多个流体通路以及用于从流体系统接纳流体的一个或多个流体入口或用于将流体排放到流体系统的一个或多个流体出口。在图1和2所示的实施例中，歧管30可以包括本体31，该本体31在歧管30的一侧上或每个相对侧上具有面向流体处理单元13的安装表面32。歧管30的本体31中(例如安装表面32中)的进给、渗透物和/或滞留物开口 33、34、35允许进给、渗透物和/或滞留物通路21、23、25中的一个或多个从流体处理单元13通过歧管30延伸到歧管30的本体31上的进给物入口 20、渗透物出口 22和/或滞留物出口 24。每个入口和/或出口都可以被构造为用于将该入口和/或出口连接到流体系统(未示出)的配合件，并且可以包括用于打开和关闭入口 /出口的机构。流体系统可以将进给流体供应到流体处理组件10，和/或从流体处理组件10接收渗透物或滞留物。例如，滞留物通路25可以从流体处理单元13通过歧管30的本体31延伸到滞留物出口 24。对于某些实施例，进给通路21可以从进给物入口 20通过歧管30延伸到流体处理单元13，和/或渗透物通路23可以从流体处理单元13通过歧管30延伸到渗透物出口 22。在其它实施例中，进给物入口和进给通路和/或渗透物出口和渗透物通路可以与流体处理组件的另一个歧管相关联。例如，在名称为过滤组件、过滤歧管、过滤单元和用于引导渗透物的方法(Filtration Assemblies, FiltrationManifolds, Filtration Units, and Methods for Channeling Permeate)的美国专利申请公开US2008/0132200A1中和在2010年11月24日提交的名称为歧管板和包括歧管板的流体处理结构(Manifold Plates and Fluid Treatment Arrangements Including ManifoldPlates)的美国专利申请N0.12/954，118中公开了歧管的例子。流体处理单元13和歧管30可以以多种方式中的任一种安装在端部件11、12之间。例如，歧管30可以定位在端部件11、12之间，其中第一组一个或多个流体处理单元13处于一个端部件11的安装表面与歧管30的一侧上的安装表面32之间，第二组一个或多个流体处理单元13处于另一个端部件12的安装表面与歧管30的相对侧上的安装表面32之间。或者，歧管可以定位在端部件之间，邻近端部件之一，其中一组一个或多个流体处理单元处于歧管与另一个端部件的安装表面之间。每组两个或更多个单元的流体处理单元13可以被布置成以各种方式(包括串联、并联或串联/并联组合的方式)经由进给、渗透物和滞留物通路21、23、25彼此流体连通。对于某些实施例，多个或全部流体处理单元13可以沿着至少滞留物通路25平行地布置。流体处理单元13可以彼此粘接和/或粘接到歧管30或端部件11、12，例如如美国临时申请N0.61/476，874中所公开的。作为另外一种选择或除此之外，流体处理单元可以与歧管和端部件一起彼此压靠。流体处理组件可以包括一个或多个额外的部件。例如，流体处理组件可以包括一个或多个对准杆，以用于保持流体处理单元、歧管和/或端部件正确地对准，其中它们的流体通路和开口适当地彼此连通。流体处理组件还可以包括一个或多个压缩杆，以用于将流体处理单元和歧管压缩在端部件之间。对准杆和压缩杆的例子例如可见于名称为过滤组件和将过滤单元安装在过滤组件中的方法(Filtration Assemblies and Methodsof Installing Filtration Units in Filtration Assemblies)的美国专利申请公开US2008/0135468A1和名称为过滤组件和保持过滤单元在过滤组件中的压缩的方法(Filtration Assemblies and Methods of Maintaining Compression of FiltrationUnits in Filtration Assemblies)的美国专利申请公开 US2008/0135499A1。作为另外一种选择或除此之外，流体处理组件可以压缩地保持在机械和/或液压保持器或压机内。包括例如垫圈的密封件可以布置在相邻的流体处理单元之间和/或布置在流体处理单元和歧管或端部件之间，以将这些部件彼此密封。流动限制器可以定位在滞留物通路中多个位置的任一个位置处。例如，流动限制器26可以在歧管本体31中的滞留物开口 35与滞留物出口 24之间定位在歧管30内的滞留物通路25中。另外，流动限制器可以以多种方式中的任一种方式构造，以增大滞留物通路中的背压或对流体流动的阻力。例如，流动限制器可以被构造为增大滞留物通路中的滞留物流动阻力的任何类型的结构，包括串联和/或并联布置的一个或多个限流孔口或者在滞留物通路25中串联和/或并联布置的一个或多个限流通道或毛细管。在图2的实施例中，流动限制器26可以被构造为小开口限制通道40，该小开口限制通道40形成歧管30中的滞留物通路25的一部分。限制通道40可以是直的、弯曲的或弯折的。小开口限制通道40可以形成为例如歧管本体31中的小的、长形的孔，或者形成为歧管本体31的表面(例如安装表面32)中的小的、长形的凹槽，例如V形、U形或半圆形凹槽。凹槽可以以多种方式在歧管本体31的表面处被密封。例如，薄的不可渗透的片材(例如热塑性或热固性片材)可以在凹槽上粘接到歧管本体的表面以封闭该凹槽。或者，流体处理单元可以压靠或粘接到安装表面以封闭该凹槽。流动限制器的尺寸可以根据期望的浓度因素或体积减小来进行选择，并且可以取决于包括流体参数(例如流体粘度和固含量)和操作参数(例如系统进给压力和进给流量)的因素。当流动限制器中的限制开口的尺寸降低和/或流动限制器中的限制通道的长度增大时，滞留物通路中的背压或流动阻力可能增大。当滞留物通路中的流体流动阻力增大时，流体处理单元的可渗透介质的进给侧处的压力也可以增大，从而增强浓度因素或体积减小。总体上，可以选择流动限制器的阻力，例如，限制开口可以制造得足够小和/或限制通道的长度可以制造得足够大，以便在保持期望的滞留物流量的情况下增强浓度因素或体积减小。对于任意组的流体参数和操作参数，这些尺寸可以根据经验进行确定。对于许多实施例，小开口限制流动通道40的面积可以在从大约10_7平方英寸(64.5平方微米)或更小到大约10_2平方英寸(6.45平方毫米)或更大的范围内，例如为大约10_6平方英寸(645平方微米)或大约0.001英寸(25.4微米)乘以大约0.001英寸(25.4微米)到大约5X10_3平方英寸(3.2平方毫米)或大约0.07英寸(1.8mm)乘以0.07英寸(1.8mm)。限制流动通道40的长度可以在从大约0.5英寸(1.27cm)或更小到大约4英寸(10.2cm)或更大的范围内，例如为大约I英寸(2.54cm)到大约3英寸(7.62cm)。对于许多实施例，流动限制器的液压半径可以在从大约千分之0.32英寸(8.1微米)或更小到大约0.1英寸(2.5mm)或更大的范围内，例如，在从大约千分之一英寸(.025mm)到大约千分之70英寸(1.8mm)的范围内。在操作中，进给流体可以在压力下从流体系统(未示出)供应到流体处理组件10的进给物入口 20，如图1所示，其中进给流体可以穿过进给通路21而到达每个交叉流动流体处理单元13的可渗透流体处理介质14的进给侧15。例如，进给流体可以在压力下进入歧管30的进给物入口 20。进给压力可以从一个流体系统和流体处理组件到另一个流体系统和流体处理组件而变化。对于某些实施例，进给压力可以在从大约20psi或更小到大约80psi或更大的范围内，例如在40psi和70psi之间。进给流体可以从进给物入口 20沿着进给通路21穿过歧管30的每一侧上的安装表面32中的进给开口 33而进入到流体处理单元13中。进给流体可以继续穿过流体处理单元13的进给通路21，并且沿着歧管30的每一侧上的流体处理单元13中的可渗透介质14的进给侧15侧向地行进。然后，进给流体的一部分可以作为渗透物从进给侧15穿过可渗透介质14而到达渗透侧16，如图1中的箭头所
/Jn ο渗透物可以从可渗透介质14的渗透侧16通过渗透物通路23引导到渗透物出口22。例如，渗透物可以沿着每个流体处理单元13的可渗透介质14的渗透侧16穿过渗透物通路23而到达歧管30每一侧上的安装表面32中的渗透物开口 34。然后，渗透物可以经由渗透物开口 34进入歧管30，并且穿过渗透物通路23而到达歧管30上的渗透物出口 22，在该渗透物出口处渗透物由流体系统接收。进给流体的没有穿过流体处理单元的可渗透介质的部分(即滞留物)可以从每个可渗透介质14的进给侧15穿过滞留物通路25和滞留物通路25中的流动限制器26。流动限制器26增大滞留物通路25中的背压，这可以增大每个可渗透介质14的进给侧15处的压力。滞留物可以从流动限制器26通到滞留物出口 24。例如，滞留物可以从每个流体处理单元13的可渗透介质的进给侧15穿过滞留物通路25而到达歧管30每一侧上的安装表面32中的滞留物开口 35。然后，滞留物可以经由滞留物开口 35进入歧管30，并且穿过歧管30中的流动限制器26。例如，滞留物可以穿过图2所示的小开口限制流动通道40。流动限制器26 (例如限制流动通道40)增大滞留物通路25中的背压，这可以增大歧管每一侧上的每个流体处理单元13中的可渗透介质14的进给侧处的进给压力。流动限制器26两侧的压降可以在从大约5psi或更小到大约30psi或更大的范围内。可渗透介质的进给侧处的压力可以从一个流体处理组件到另一个流体处理组件而变化，并且从单个流体处理组件内的一个流体处理单元到另一个流体处理单元而变化。滞留物从流动限制器26(例如限制流动通道40)沿着滞留物通路25通道到滞留物出口 24。许多优点与实施本发明的流体处理组件、歧管和方法相关。例如，通过在滞留物通路中提供增大滞留物通路中的背压的流动限制器，较大部分的进给流体可以作为渗透物从进给侧穿过可渗透介质。如果渗透物是期望产品，那么能够在渗透物出口处获得较大体积的期望渗透物。如果滞留物是期望产品，那么被迫穿过可渗透介质的较大体积的渗透物消除了较多的不那么期望的渗透物，并且进一步聚集了能够在滞留物出口处获得的较多的期望滞留物。另外，流动限制器可以保持滞留物出口附近的滞留物通路中的压力大于Opsi，从而确保对所有流体处理介质的充分进给流动并且提供更加稳固的流体处理组件。对于许多实施例，对于变化的进给压力，流动限制器还可以保持浓度因素在一定程度上恒定，或者在任何单个进给压力处流动限制器还可以保持浓度因素在一定程度上恒定。此外，实施本发明的流体处理组件和方法易于在流体系统中安装和使用。因为流体处理组件包括滞留物通路中的流动限制器，所以流体系统可以包括较少的需要连接到滞留物出口且被调节以控制来自滞留物出口的滞留物流动的外部阀。相反，通过将流体处理组件的进给物入口以及渗透物和滞留物出口简单地连接到流体系统的适当的部分并且在压力下将进给流体供应到流体处理组件的进给物入口，流体处理组件可以快速且容易地安装和使用。虽然参考若干实施例描述和/或图示了本发明的多个特征，但是本发明并不限于这些实施例。例如，在不脱离本发明的范围的情况下，这些实施例的一个或多个特征可以去除或进行修改，或者一个实施例的一个或多个特征可以与另一个实施例的一个或多个特征组合。甚至具有极为不同的特征的实施例也可以处于本发明的范围内。例如，流体处理组件可以修改为包括两个或更多个滞留物出口，并且每个滞留物出口都可以与滞留物通路中不同的流动阻力相关联。图3所示的歧管30与图2所示的歧管30类似。(在这两个图中，类似的部件具有类似的附图标记。)然而，图3所示的歧管30可以包括与滞留物通路25中较高流动阻力相关的一个滞留物出口 24A和与滞留物通路25中较低流动阻力相关的另一个滞留物出口 24B。相比于与较低阻力相关的滞留物出口 24B的情况，与较高流动阻力相关的滞留物出口 24A也与滞留物通路25中背压的较大增大相关。每个滞留物出口 24A、24B可以与流动限制器26流体连通，并且流动限制器26可以以多种方式被构造，以在滞留物通路25中提供不同的流动阻力。例如，流动限制器26可以包括平行延伸的两个小开口限制流动通道40A、40B。在所示的实施例中，两个限制流动通道40A、40B可以平行延伸离开歧管30中的滞留物开口 35。例如，通过比其它限制流动通道40B长和/或具有比其它限制流动通道40B小的开口，一个限制流动通道40A可以提供比其它限制流动通道40B高的滞留物流动阻力。较高阻力的滞留物出口 24A可以与较高阻力的限制流动通道40A流体连通，而较低阻力的滞留物出口 24B可以与较低阻力的流动通道40B流体连通。在其它实施例中，流动限制器可以是单个小开口限制流动通道，并且较高阻力的滞留物出口可以与限制流动通道的端部流体连通，而较低阻力的滞留物出口可以在限制流动通道的端部之间(例如在通道的中间)与限制流动通道流体连通。在操作中，例如如图3所示的具有与不同流动阻力相关的不同滞留物出口 24A、24B的流体处理组件10可以以与例如如图1所示的具有与仅仅一个流动阻力相关的仅仅一个滞留物出口 24的流体处理组件10几乎相同的方式起作用。流体处理组件10可以安装在流体系统中，其中进给物入口 20、渗透物出口 22以及滞留物出口 24A、24B中的一个滞留物出口连接到流体系统的适当端口。较高阻力的滞留物出口 24A和较低阻力的滞留物出口 24B之一可以联接到流体系统，而另一个可以被关闭。进给流体可以在压力下从流体系统供应，并且流体处理组件可以如上所述地进行操作。沿着滞留物通路25流动且进入歧管30中的滞留物开口 35的滞留物可以继续流过滞留物通路25而经由相关的限制流动通道40A、40B流到选择的滞留物出口 24A、24B。如果选择较高阻力的滞留物出口 24A，那么滞留物通路中的背压可以增大得较多，如果选择较低阻力的滞留物出口 24B，那么滞留物通路中的背压可以增大得较少。在修改的另一个例子中，流体处理组件可以包括流体地联接到滞留物通路中的流动限制器的至少一个滞留物出口以及流体地联接到滞留物通路且绕过流动限制器的另一个滞留物出口。例如，图3所示的歧管30可以包括另一个滞留物出口 24C，该滞留物出口24C与歧管30中的滞留物通路25流体连通并且绕过流动限制器26，例如绕过限制流动通道40A、40B。在所示的实施例中，旁通滞留物出口 24C可以与歧管30中的滞留物开口 35直接流体连通。当流体处理组件10处理进给流体时，进给物入口 20、渗透物出口 22以及联接到流动限制器26的滞留物出口 24A、24B或(如果需要)绕过流动限制器26的滞留物出口24C可以连接到流体系统。当清理流体处理组件时，冲洗流体可以供应到进给物入口 20并且通过旁通滞留物出口 24C排放，以更加高效地冲洗滞留物、进给和渗透物通路25，21，23以及可渗透介质14，而不存在与流动限制器26相关的压降。在另一个修改中，流动限制器可以被构造为歧管的本体上的限制器层。例如，图4所示的歧管30可以包括附接到歧管30的本体31的表面(例如在相对表面上)的限制器层41。限制器层41可以包括限定了流动限制器26的一个或多个子层41A-41D。例如，流动限制器26可以被构造为与前述限制流动通道40、40A、40B类似的小开口限制流动通道40。图4所示实施例中的限制流动通道40可以具有螺线型形状。例如，每个子层41A-41D都可以包括薄的聚合物片材，例如热塑性或热固性片材，并且子层41A-41D可以彼此粘接(例如热粘接、粘合剂粘接或化学/溶剂粘接)且粘接到歧管本体31的表面。每个子层41A-41D都可以具有在子层41A-41D中形成的特征，并且这些特征合在一起可以限定流动限制器26。例如，最外层41D可以包括较大的开口 42，该较大的开口 42与歧管本体31中的滞留物开口 35相对应。下一个子层41C可以包括小开口限制流动通道40的第一部分，其一个端部可以与最外侧子层41D中的大开口 42流体连通。下一个子层41B可以包括小开口 43，该小开口与限制流动通道40的第一部分的另一个端部流体连通。最内侧子层41A可以包括限制流动通道40的第二部分，其从小开口 43延伸到歧管30的本体31中的滞留物开口 35。滞留物开口 35继而与滞留物出口 24流体连通。从而，图4所示歧管30中的滞留物通路25延伸通过每个限制器层41中的流动限制器26 (例如限制流动通道40)，并且延伸通过滞留物开口 35而延伸到滞留物出口 24。歧管(图4中未示出)的进给和渗透物开口区域中的每个限制器层在所有子层中可以具有较大的对准的开口，以允许进给和渗透物通路从流体处理单元延伸通过限制器层，并且延伸通过歧管的其余部分，而延伸到进给物入口和渗透物出口。在操作中，如图4所示的包括限制器层41 (例如歧管本体31的每一侧上的限制器层41)的流体处理组件10可以以与如上所述、图1所示的流体处理组件10几乎相同的方式起作用。然而，滞留物可以沿着滞留物通路25穿过流动限制器26 (例如歧管30的限制器层41中的限制流动通道40)，而通到滞留物出口 24。滞留物流动阻力和滞留物通路25中背压的相关增大可以由歧管本体31的每一侧上的限制器层41中的流动限制器26(例如限制流动通道40)提供。图5中示出了流体处理组件10的另一个实施例，其与图1所示的流体处理组件10类似。(在这两个图中，类似的部件用类似的附图标记表示。)然而，图5所示的流体处理组件10的多层结构可以包括限制器部件，例如限制器板44，该限制器部件处于端部件11、12之间且与歧管30相邻，例如处于流体处理单元13和歧管30的每一侧上的安装表面32之间。流动限制器26可以在限制器部件44中而不是在歧管30中定位在滞留物通路25中。限制器部件44中的流动限制器26可以以多种方式中的任一种方式构造，包括以上相对于歧管30所述的流动限制器26的任何构造。例如，如图6所示，限制器部件44可以包括在部件44的每一侧上的较大的截头滞留物开口 45以及与以上所述类似的在滞留物开口 45之间延伸的小开口限制流动通道40。滞留物通路25从流体处理单元13延伸到歧管30，延伸通过限制器部件44中的流动限制器26，例如延伸通过滞留物开口 45和限制器部件44中的限制流动通道40。进给和渗透物通路21、23可以经由为通孔形式的进给和渗透物开口 46、47笔直延伸通过限制器部件44。在操作中，图5所示的流体处理组件10可以以与如上所述、图1所示的流体处理组件10几乎相同的方式起作用。然而，进给流体和渗透物可以在歧管30和流体处理单元13之间在限制器部件44中分别沿着进给通路21和渗透物通路23穿过进给开口 46和渗透物开口 47。滞留物沿着滞留物通路25在流体处理单元13和歧管30之间在限制器部件44中穿过滞留物开口 45和流动限制器26 (例如限制流动通道40)。在歧管30中，滞留物可以沿着滞留物通路25穿过滞留物开口 35通到滞留物出口 24，而不穿过任何流动限制器。滞留物流动阻力和滞留物通路25中背压的相关增大可以由歧管本体31的每一侧上的限制器部件44中、滞留物通路25中的流动限制器26 (例如限制流动通道40)提供。图7中示出了流体处理组件10的另一个实施例，其与图1所示的流体处理组件10类似。(在每个图中，类似的部件用类似的附图标记表示。)然而，流动限制器可以在一个或多个流体处理单元中而不是在歧管中定位在滞留物通路中。例如，在图7所示实施例中，流动限制器26可以在与歧管30相邻的流体处理单元13中而不是在歧管30中定位在滞留物通路25中。流体处理单元13中的流动限制器26可以以多种方式中的任一种方式构造，包括以上相对于限制器部件44或歧管30所述的流动限制器26的任何构造。在操作中，图7所示的流体处理组件10可以以与如上所述、图1所示的流体处理组件10几乎相同的方式起作用。然而，滞留物沿着滞留物通路25穿过流体处理单元13 (例如与歧管30相邻的流体处理单元13)中的流动限制器26。在歧管30中，滞留物可以沿着滞留物通路25穿过滞留物开口 35通到滞留物出口 24，而不穿过任何流动限制器。滞留物流动阻力和滞留物通路25中背压的相关增大可以由歧管本体31的每一侧上的流体处理单元13中、滞留物通路中的流动限制器26提供。图8中示出了流体处理组件10的另一个实施例，其与图1所示的流体处理组件10类似。(在这两个图中，类似的部件用类似的附图标记表示。)然而，图8所示的流体处理组件10可以具有定位在端部件11、12之间的仅仅一个流体处理组件13，但是可以设置多个流体处理单元。另外，端部件11、12中的至少一个可以是歧管30。用作端部件的歧管可以以与前述任一个歧管30实质上相同的方式构造。然而，歧管30可以仅仅在歧管30的一侧上具有安装表面32，并且流体处理单元13可以仅仅定位在歧管30的一侧上。在图8所示的实施例中，歧管30可以与图1所示的歧管30非常相似，每个歧管30都包括滞留物开口35、滞留物出口 24和歧管30的滞留物通路25中的流动限制器26。歧管30中的流动限制器26可以以多种方式中的任一种方式构造，包括以上所述的任何构造。在操作中，图8所示的流体处理组件10可以以与如上所述、图1所示的流体处理组件10几乎相同的方式起作用。然而，进给、渗透物和流动通路21、23、25可以通过歧管30延伸到仅仅在歧管30 —侧上的流体处理单元13。具体地，滞留物沿着滞留物通路25穿过歧管30中的流动限制器26而通到滞留物出口 24。滞留物流动阻力和滞留物通路25中背压的相关增大可以由用作端部件12的歧管30的滞留物通路25中的流动限制器26提供。图9中示出了流体处理组件10的另一个实施例，其与图1、5和8所示的流体处理组件10类似。(在这些图中，类似的部件用类似的附图标记表示。)图9所示的流体处理组件10可以包括具有流动限制器26的限制器部件44，类似于图5所示的限制器部件44和流动限制器26。另外，两个端部件11、12可以是歧管3(^、3( ，并且两个歧管3(^、3( 可以都不包括流动限制器。歧管30A中的一个可以包括进给物入口 20和进给通路21以及渗透物出口 22和渗透物通路23，而另一个歧管30B可以包括滞留物出口 24和滞留物通路25。在操作中，图9所示的流体处理组件10可以以与图1、5和8所示的流体处理组件10几乎相同的方式起作用。然而，进给流体被供应到流体处理单元13，并且仅仅通过歧管30A之一从流体处理单元13接收渗透 物，而通过另一个歧管30B从流体处理单元13接收滞留物。滞留物沿着滞留物通路25穿过限制器部件44中的流动限制器26，而通到具有滞留物出口 24的歧管30B。滞留物流动阻力和滞留物通路25中背压的相关增大可以由限制器部件44中的流动限制器26提供。图10中示出了流体处理组件10的另一个实施例，其与图1、7和8所示的流体处理组件10类似。(类似的部件用类似的附图标记表示。)图10所示的流体处理组件10可以包括具有流动限制器26的流体处理单元13，类似于图7所示的流体处理单元13和流动限制器26。滞留物沿着滞留物通路25穿过流体处理单元13中的流动限制器26而通到歧管30和滞留物出口 24。滞留物流动阻力和滞留物通路25中背压的相关增大可以由流体处理单元13中的流动限制器26提供。在查看前述说明和附图的情况下，对于本领域普通技术人员而言，其它修改和变型可以变得明显。对于许多实施例，流动限制器可以在滞留物通路的端部附近和滞留物出口的上游定位在滞留物通路中。例如，流动限制器可以定位在滞留物通路内的最后一个过滤单元中，例如如图7和10所示。或者，流动限制器可以在最后一个过滤单元的下游定位在滞留物通路中，例如在限制器部件中，如图5和9所示，或者在歧管中，如图1和8所示。然而，流动限制器也可以构造为滞留物出口的一部分。例如，滞留物出口可以包括用作流动限制器的机构。该机制可以具有固定的或可调节的开口，该开口增大延伸通过滞留物出口的滞留物通路中的背压。因此，本发明包括法律所允许的以下权利要求中引用的主题的所有变化、修改和等效。本文所引用的所有参考文献，包括公开、专利申请和专利，通过参考并入本文，就像每篇参考文献单独地且具体地通过参考而并入且其全文列在本文中。在描述本发明的内容中(尤其是在以下权利要求的内容中)使用术语“一”和“该”以及类似表达被认为是覆盖单数和复数形式，除非文中另有说明或者明显与内容相矛盾。术语“包括”、“具有”、“包含”和“含有”被认为是开放性的术语(即意思是“包括但不限于”)，除非另有说明。本文中数值范围的描述仅仅是用作单独参考落在范围内的每个单独值的简化方法，除非本文另外指明，并且每个单独的值并入到说明中就像其在本文中被单独引用。本文所述的所有方法可以以任何合适的顺序进行，除非本文另外指明，或者明显与内容矛盾。本文所提供的任何和所有实例或示例性语言(如“例如”)的使用仅仅只是为了更好地阐明本发明，并且不是对本发明的范围的限制，除非另外指明。说明书中的语言不应当被认为是表明任何未提及的元件对本发明的实施是必要的。
权利要求
1.一种流体处理组件，其包括: 相对的第一端部件和第二端部件； 至少一个流体处理单元，所述至少一个流体处理单元定位在所述第一端部件和所述第二端部件之间，所述流体处理单元包括具有进给侧和渗透侧的可渗透流体处理介质； 进给物入口和进给通路，所述进给通路从所述进给物入口通过所述流体处理单元延伸到所述流体处理介质的所述进给侧； 渗透物出口和渗透物通路，所述渗透物通路从所述流体处理介质的所述渗透侧通过所述流体处理单元延伸到所述渗透物出口； 滞留物出口和滞留物通路，所述滞留物通路从所述流体处理介质的所述进给侧通过所述流体处理单元延伸到所述滞留物出口；以及 流动限制器，所述流动限制器定位在所述滞留物通路中，所述流动限制器被构造为增大所述滞留物通路中的背压。
2.根据权利要求1所述的流体处理组件，其还包括定位在所述第一端部件和所述第二端部件之间的歧管，其中所述歧管包括所述滞留物出口，并且所述滞留物通路从所述流体处理介质的所述进给侧通过所述流体处理单元和所述歧管延伸到所述滞留物出口。
3.根据权利要求2所述的流体处理组件，其中所述流动限制器在所述歧管中定位在所述滞留物通路中。
4.根据权利要求2所述的流体处理组件，其中所述歧管包括本体和附接到所述本体的限制器层，所述滞留物通路延伸通过所述限制器层，并且所述流动限制器在所述限制器层中设置在所述滞留物通路中。
5.根据权利要求2所述的流体处理组件，其还包括定位在所述第一端部件和所述第二端部件之间的限制器 部件，其中所述滞留物通路延伸通过所述限制器部件，并且所述流动限制器在所述限制器部件中设置在所述滞留物通路中。
6.根据权利要求2、3、4或5所述的流体处理组件，其中所述滞留物出口包括第一滞留物出口，且所述歧管还包括第二滞留物出口，并且其中第一滞留物出口在第一位置中与所述流动限制器流体连通，所述第一位置提供所述滞留物通路中背压的第一增大，并且所述第二滞留物出口在第二位置中与所述流动限制器流体连通，所述第二位置提供所述滞留物通路中背压的第二增大，所述第二增大小于所述第一增大。
7.根据权利要求2、3、4或5所述的流体处理组件，其中所述滞留物出口包括与所述流动限制器流体连通的第一滞留物出口，并且其中所述歧管还包括第二滞留物出口，所述第二滞留物出口与所述滞留物通路流体连通并且绕过所述流动限制器。
8.根据权利要求1所述的流体处理组件，其中所述第一端部件和所述第二端部件中的至少一个包括歧管，并且其中所述歧管包括所述滞留物出口，并且所述滞留物通路从所述流体处理介质的所述进给侧通过所述流体处理单元和所述歧管延伸到所述滞留物出口。
9.根据权利要求8所述的流体处理组件，其中所述流动限制器在所述歧管中定位在所述滞留物通路中。
10.根据权利要求8所述的流体处理组件，其中所述歧管包括本体和附接到所述本体的限制器层，所述滞留物通路延伸通过所述限制器层，并且所述流动限制器在所述限制器层中设置在所述滞留物通路中。
11.根据权利要求8所述的流体处理组件，其还包括定位在所述第一端部件和所述第二端部件之间的限制器部件，其中所述滞留物通路延伸通过所述限制器部件，并且所述流动限制器在所述限制器部件中设置在所述滞留物通路中。
12.根据权利要求8、9、10或11所述的流体处理组件，其中所述滞留物出口包括第一滞留物出口，且所述歧管还包括第二滞留物出口，并且其中第一滞留物出口在第一位置中与所述流动限制器流体连通，所述第一位置提供所述滞留物通路中背压的第一增大，并且所述第二滞留物出口在第二位置中与所述流动限制器流体连通，所述第二位置提供所述滞留物通路中背压的第二增大，所述第二增大小于所述第一增大。
13.根据权利要求8、9、10或11所述的流体处理组件，其中所述滞留物出口包括与所述流动限制器流体连通的第一滞留物出口，并且其中所述歧管还包括第二滞留物出口，所述第二滞留物出口与所述滞留物通路流体连通并且绕过所述流动限制器。
14.根据权利要求1所述的流体处理组件，其还包括定位在所述第一端部件和所述第二端部件之间的限制器部件，其中所述滞留物通路延伸通过所述限制器部件，并且所述流动限制器在所述限制器部件中设置在所述滞留物通路中。
15.根据权利要求1所述的流体处理组件，其中所述流动限制器在所述流体处理单元中定位在所述滞留物通路中。
16.一种用于处理流体处理组件中的流体的方法，所述流体处理组件具有进给物入口、渗透物出口和滞留物出口，所述方法包括: 从所述进给流体入口通过所述流体处理组件中的进给通路供应流体，并且沿着可渗透流体处理介质的进给侧切向地供应该流体； 将渗透物从所述可渗透流体处 理介质的渗透侧通过所述流体处理组件中的渗透物通路引导到所述渗透物出口 ；以及 将滞留物从所述可渗透流体处理单元的所述进给侧通过所述流体处理组件中的滞留物通路引导到所述滞留物出口，包括将所述滞留物引导通过所述滞留物通路中的流动限制器并且增大所述滞留物通路中的背压。
17.根据权利要求16所述的方法，其中引导所述滞留物包括使所述滞留物在歧管中通过所述滞留物通路，所述歧管包括所述流动限制器和所述滞留物出口。
18.根据权利要求16所述的方法，其中引导所述滞留物包括使所述滞留物在歧管中通过所述滞留物通路，并且使所述滞留物在限制器层中通过所述滞留物通路，所述歧管具有所述滞留物出口，所述限制器层附接到所述歧管并且包括所述流动限制器。
19.根据权利要求16所述的方法，其中引导所述滞留物包括使所述滞留物在歧管中通过所述滞留物通路，并且使所述滞留物在限制器部件中通过所述滞留物通路，所述歧管具有所述滞留物出口，所述限制器部件定位成与所述歧管相邻并且包括所述流动限制器。
20.根据权利要求16所述的方法，其中引导所述滞留物包括使所述滞留物在包括所述流动限制器的流体处理单元中通过所述滞留物通路。
21.一种用于流体处理组件的歧管，所述流体处理组件具有至少一个交叉流动流体处理单元，所述歧管包括:本体，所述本体具有滞留物开口，以用于接收来自流体处理单元的滞留物；所述本体上的滞留物出口 ；滞留物通路，所述滞留物通路从所述滞留物开口到所述滞留物出口延伸通过所述本体；以及流动限制器，所述流动限制器定位在所述滞留物通路中，所述流动限制器被构造为增大滞留物流动通过所述滞留物通路的阻力。
22.根据权利要求21所述的歧管，其中所述本体具有用于将进给流体供应到流体处理单元的进给开口，并且其中所述歧管还包括所述本体上的进给物入口和从所述进给物入口到所述进给开口延伸通过所述本体的进给通路。
23.根据权利要求21或22所述的歧管，其中所述本体具有用于从流体处理单元接收渗透物的渗透物开口，并且其中所述歧管还包括所述本体上的渗透物出口和从所述渗透物开口到所述渗透物出口延伸通过所述本体的渗透物通路。
24.根据权利要求21-23中任一项所述的歧管，其中所述流动限制器包括所述本体内的所述滞留物通路中的限制流动通道。
25.根据权利要求21-23中任一项所述的歧管，其还包括附接到所述本体的表面的限制器层，所述限制器层形成所述流动限制器，并且所述滞留物通路通过所述限制器层中的所述流动限制器延伸到所述本体中的所述滞留物开口。
26.根据权利要求25所述的歧管，其中所述限制器层包括形成所述流动限制器的一个或多个子层，所述流动限制器包括限制流动通道。
27.根据权利要求21-24中任一项所述的歧管，其中所述滞留物出口包括第一滞留物出口，且所述歧管还包括第二滞留物出口，并且其中所述第一滞留物出口在第一位置中与所述流动限制器流体连通，所述第一位置提供第一流动阻力，且第二滞留物出口在第二位置中与所述流动限制器流体连通，所述第二位置提供第二流动阻力，所述第二流动阻力小于所述第一流动阻力。
28.根据权利要求21-24中任一项所述的歧管，其中所述滞留物出口包括与所述流动限制器流体连通的第一滞留物出口，并且其中所述歧管还包括第二滞留物出口，所述第二滞留物出口与所述滞留物通路流体连通并且绕过所述流动限制器。
全文摘要
本发明涉及流体处理组件，其包括定位在相对的端部件之间的一个或多个交叉流动流体处理单元。流体处理单元包括具有进给侧和渗透侧的可渗透流体处理介质。流体处理组件还包括进给物入口和进给通路、渗透物出口和渗透物通路以及滞留物出口和滞留物通路。进给通路将进给流体从进给物入口引导到可渗透介质，并且沿着可渗透介质的进给侧切向地引导进给流体。渗透物通路将渗透物从可渗透介质的渗透侧引导到渗透物出口。滞留物通路将滞留物从可渗透介质的进给侧引导到滞留物出口。流动限制器定位在滞留物通路中。
文档编号B01D27/00GK103153425SQ201280003217
公开日2013年6月12日 申请日期2012年8月9日 优先权日2011年8月12日
发明者S·珀尔, C·塞耶, S·梅西尔 申请人:帕尔公司