螺旋錯(cuò)流過(guò)濾器的制造方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】螺旋錯(cuò)流過(guò)濾器
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本專(zhuān)利申請(qǐng)根據(jù)專(zhuān)利合作條約條款8要求2013年5月17日提交的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?3/896370的優(yōu)先權(quán)，其通過(guò)引用并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本公開(kāi)涉及改進(jìn)的螺旋錯(cuò)流過(guò)濾器以及關(guān)于螺旋錯(cuò)流過(guò)濾器的方法。
【背景技術(shù)】
[0004]錯(cuò)流過(guò)濾是一種膜過(guò)濾，其可以在流體承載可插入“死端”過(guò)濾器的一定量固體材料時(shí)使用。錯(cuò)流過(guò)濾不同于死端過(guò)濾。在死端過(guò)濾中，進(jìn)給穿過(guò)膜或床，將滯留物捕獲在該膜或床上，且通過(guò)膜或床釋放濾液。通常在死端過(guò)濾中，用于進(jìn)給流體退出過(guò)濾器的唯一方法是通過(guò)膜。然而，在錯(cuò)流過(guò)濾中，進(jìn)給在一定的壓力、濃度、或進(jìn)給與膜另一側(cè)上的濾液之間的其它差異下穿過(guò)過(guò)濾膜(切向于過(guò)濾膜)。比膜孔徑尺寸更小的材料穿過(guò)作為濾液的膜。一些進(jìn)給被捕獲在膜中或其上作為滯留物，而剩下的進(jìn)給流穿過(guò)進(jìn)給側(cè)上的過(guò)濾器，而沒(méi)有穿過(guò)膜或被捕獲在膜中或其上。離開(kāi)過(guò)濾器的未過(guò)濾的進(jìn)給流與濾液保持分離，并且可以通過(guò)過(guò)濾器再循環(huán)回來(lái)。這種操作模式可用于具有引起“致盲”風(fēng)險(xiǎn)的固體的進(jìn)給。致盲是滯留物在膜上的積累，其阻礙和/或減少過(guò)濾器的效率。采用死端過(guò)濾，固體材料可以迅速致盲過(guò)濾表面，且進(jìn)給流可能不再穿過(guò)膜，致使過(guò)濾器失效。采用錯(cuò)流過(guò)濾，整個(gè)膜上的大部分流體的切向運(yùn)動(dòng)促使過(guò)濾表面上的被捕獲的粒子由切向進(jìn)給流除去。這意味著錯(cuò)流過(guò)濾器可以在相比于死端過(guò)濾器的相對(duì)較高的固體負(fù)荷下具有減少致盲地連續(xù)操作。
[0005]錯(cuò)流過(guò)濾裝置可以采取許多形狀，包括板、中空纖維、管和螺旋形。螺旋錯(cuò)流過(guò)濾裝置可以包括過(guò)濾介質(zhì)，其在“果凍卷”型的設(shè)計(jì)中纏繞著滲透管。當(dāng)觀察“螺旋”過(guò)濾器的端部時(shí)，過(guò)濾器元件的各個(gè)葉片的端部邊緣使平面曲線由盤(pán)繞中心軸線但距其越來(lái)越大距離的點(diǎn)跟蹤。每個(gè)“葉片”實(shí)際上是中空的，像由過(guò)濾介質(zhì)做出來(lái)的“外殼”。在螺旋錯(cuò)流過(guò)濾器中，進(jìn)給流體平行于滲透管流動(dòng)。進(jìn)給流穿過(guò)過(guò)濾介質(zhì)進(jìn)入葉片“外殼”之一。過(guò)濾后的流體或滲透物穿過(guò)介質(zhì)以及葉片“外殼”內(nèi)部的介質(zhì)之間的螺旋并進(jìn)入滲透管。滲透物通過(guò)滲透管離開(kāi)過(guò)濾器，并且與單獨(dú)離開(kāi)過(guò)濾器的剩余進(jìn)給流保持分離。
[0006]錯(cuò)流膜過(guò)濾技術(shù)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)全局。例如，錯(cuò)流過(guò)濾還可以用于微濾、超濾、納濾和反滲透。然而，還需要改進(jìn)的錯(cuò)流過(guò)濾裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本公開(kāi)中描述的實(shí)施例包括一種螺旋錯(cuò)流過(guò)濾器，包括:外殼體和在所述外殼體內(nèi)同軸對(duì)準(zhǔn)并沿徑向從其偏移的滲透圓柱管。所述過(guò)濾器還可以包括設(shè)置在外殼體與滲透管之間的環(huán)形內(nèi)的環(huán)形褶狀過(guò)濾器元件。過(guò)濾器元件可以包括復(fù)合過(guò)濾材料，該復(fù)合過(guò)濾材料包括:鄰近所述外殼體的膜材料第一層，和鄰近所述滲透管的滲透間隔件材料第二層。所述過(guò)濾器元件的褶皺可以限定多個(gè)沿周向間隔開(kāi)的葉片，每個(gè)在其近端邊緣至滲透管包括連接件。多個(gè)葉片可以在“螺旋”配置中纏繞著所述滲透管。
[0008]應(yīng)當(dāng)理解的是，所公開(kāi)的發(fā)明并不局限于在該說(shuō)明內(nèi)容中所述的實(shí)施例。本發(fā)明旨在包括在如由權(quán)利要求書(shū)單獨(dú)限定的本發(fā)明范圍內(nèi)的修改及其他主題。
【附圖說(shuō)明】
[0009]參照下面的附圖，可以對(duì)所公開(kāi)的非限制性實(shí)施例的各個(gè)特性和特征進(jìn)行更好地理解，其中:
[0010]圖1是根據(jù)本發(fā)明的螺旋錯(cuò)流過(guò)濾器的實(shí)施例的示意性分解透視圖；
[0011]圖2是構(gòu)成如圖1所示的錯(cuò)流過(guò)濾器的復(fù)合過(guò)濾器元件的膜和滲透間隔件材料的示意圖；
[0012]圖3是圖2中所示的材料的復(fù)合夾層的示意圖，示出了部分褶狀構(gòu)造。
[0013]圖4是在圖1中所示的錯(cuò)流過(guò)濾器的示意性局部剖視圖，示出了連接到滲透管的過(guò)濾器元件的褶狀復(fù)合夾層的邊緣；
[0014]圖5是在圖1中所示的錯(cuò)流過(guò)濾器的示意性局部透視圖，示出了連接到滲透管的過(guò)濾器元件的褶狀復(fù)合夾層的邊緣；
[0015]圖6是在圖1中所示的錯(cuò)流過(guò)濾器的示意性局部透視圖，示出了連接到滲透管并且具有進(jìn)給間隔件的過(guò)濾器元件的褶狀復(fù)合夾層的邊緣；
[0016]圖7是在圖1中所示的錯(cuò)流過(guò)濾器的端蓋的示意性端視圖；
[0017]圖8是沿著圖7中的線“A-A”截取的示意性剖視圖，示出了連接到螺旋形過(guò)濾器的端蓋；
[0018]圖9是滲透管的示意性橫截面?zhèn)纫晥D，包括形成朝向滲透管的入口和出口端設(shè)置的環(huán)形歧管的受阻中間部分和徑向偏移穿孔部分；
[0019]圖10是在圖9中所示的滲透管的示意性局部透視圖；
[0020]圖11A是在圖9中所示的滲透管的入口端的示意性局部橫截面?zhèn)纫晥D；圖11B是在圖9中所示的滲透管的出口端的示意性局部橫截面?zhèn)纫晥D；
[0021]圖12是在圖9中所示的滲透管的示意性局部透視圖，其中褶狀過(guò)濾器元件包括連接到鄰近環(huán)形歧管的滲透管外圓柱形表面的多個(gè)沿軸向間隔開(kāi)的葉片；
[0022]圖13A是過(guò)濾器入口部分的示意性橫截面端視圖，包括在圖9中所示的與外圓柱形殼體同軸對(duì)準(zhǔn)并沿徑向從其偏移的滲透管，并且包括含有多個(gè)連接到滲透管外圓柱形表面的沿周向間隔開(kāi)的葉片的環(huán)形褶狀過(guò)濾器元件；圖13B是過(guò)濾器出口部分的示意性橫截面端視圖，包括在圖9中所示的與外圓柱形殼體同軸對(duì)準(zhǔn)并沿徑向從其偏移的滲透管，并且包括含有多個(gè)連接到滲透管外圓柱形表面的沿周向間隔開(kāi)的葉片的環(huán)形褶狀過(guò)濾器元件；
[0023]圖14A是在圖9和13A中所示的滲透管及過(guò)濾器元件組件的入口部分的示意性局部橫截面軸向視圖，示出了沿周向間隔開(kāi)的葉片連接到滲透管；圖14B是在圖9和13B中所示的滲透管及過(guò)濾器元件組件的出口部分的示意性局部橫截面軸向視圖，示出了沿周向間隔開(kāi)的葉片連接到滲透管；
[0024]圖15是在圖9和13A中所示的滲透管及過(guò)濾器元件組件的入口部分的示意性局部橫截面?zhèn)纫晥D，示出了通過(guò)周向間隔的葉片的切向流；以及
[0025]圖16是在圖9中所示的滲透管及過(guò)濾器元件組件的示意性側(cè)視圖，示出了通過(guò)周向間隔的葉片的切向流。
【具體實(shí)施方式】
[0026]應(yīng)當(dāng)理解的是，本文公開(kāi)的實(shí)施例的各種描述已被簡(jiǎn)化，以僅示出對(duì)清楚理解所公開(kāi)實(shí)施例相關(guān)的這些元件、特征和方面，同時(shí)為了清楚起見(jiàn)消除了其他元件、特征和方面?？紤]到所公開(kāi)實(shí)施例的本描述，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員要認(rèn)識(shí)到的是，其他元件和/或特征也可用于所公開(kāi)實(shí)施例的特定實(shí)施或應(yīng)用。然而，因?yàn)榭紤]到所公開(kāi)實(shí)施例的本描述，這樣的其它元件和/或特征可以由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員很容易地確定和實(shí)施，且因此對(duì)所公開(kāi)實(shí)施例的完整理解沒(méi)有必要，所以本文未提供這樣的元件和/或特征的描述。因此，要理解的是，本文所闡述的描述僅是示范和說(shuō)明所公開(kāi)的實(shí)施例，并無(wú)旨在限制如由權(quán)利要求單獨(dú)限定的本發(fā)明的范圍。
[0027]在本公開(kāi)中，除非另有說(shuō)明，表示數(shù)量或特性的所有數(shù)字都應(yīng)該被理解為在所有情況下由術(shù)語(yǔ)“約”開(kāi)始和修改。因此，除非有相反的指示，在下面描述中闡述的任何數(shù)值參數(shù)可以取決于在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中所尋求獲得的所需性能而有所不同。最起碼，以及并非試圖限制等同于權(quán)利要求范圍的教導(dǎo)的應(yīng)用，在本說(shuō)明書(shū)中描述的每個(gè)數(shù)字參數(shù)應(yīng)當(dāng)至少根據(jù)所公布的顯著數(shù)字的數(shù)目并且通過(guò)應(yīng)用普通的四舍五入技術(shù)得到解釋。
[0028]此外，本文所列舉的任何數(shù)值范圍旨在包括包含在其中的所有子范圍。例如，范圍“1至10”旨在包括所列舉的最小值1和所列舉的最大值10之間(并且包括它們)的所有子范圍，即具有的最小值等于或大于1和最大值等于或小于10。本文中所列舉的任何最大數(shù)值限度旨在包括包含在其中的所有更低數(shù)值限度，本文中所列舉的任何最小數(shù)值限度旨在包括包含在其中的所有更高數(shù)值限度。因此，申請(qǐng)人保留修改本公開(kāi)包括權(quán)利要求書(shū)的權(quán)利，以明確列出在本文中明確列舉的范圍內(nèi)的任何子范圍。所有這樣的范圍旨在在本文中被固有地公開(kāi)，使得修改明確列出任何這樣的子范圍將充分符合說(shuō)明書(shū)要求。
[0029]如本文所用，語(yǔ)法冠詞“一”、“一個(gè)”以及“特指的那個(gè)”意在包括“至少一個(gè)”或“一個(gè)或多個(gè)”，除非另有說(shuō)明。因此，這些冠詞在本文中用于指一個(gè)或一個(gè)以上(即至少一個(gè))該冠詞的語(yǔ)法對(duì)象。例如，“一個(gè)部件”是指一個(gè)或多個(gè)部件，因此可能的話，一個(gè)以上的部件被考慮并且可以用于實(shí)現(xiàn)所描述的實(shí)施例。
[0030]被說(shuō)成通過(guò)引用并入本文的任何專(zhuān)利、出版物或其他公開(kāi)材料全部地或部分地以其整體并入本文，但程度僅限于并入的材料不與現(xiàn)有的定義、陳述或在本公開(kāi)中明確規(guī)定的其他公開(kāi)材料相沖突。因此，在必要的程度上，如本文所述的公開(kāi)內(nèi)容取代通過(guò)引用并入本文的任何沖突材料。被說(shuō)成通過(guò)引用并入本文但與現(xiàn)有的定義、陳述或在本文所闡述的其他公開(kāi)材料相沖突的任何材料或其部分僅在所并入的材料與現(xiàn)有的公開(kāi)材料之間沒(méi)有沖突的程度上被并入。
[0031]本公開(kāi)內(nèi)容包括各個(gè)實(shí)施例的描述，包括實(shí)施例的各種不同的特點(diǎn)、方面和特征。應(yīng)當(dāng)理解的是，本文所述的所有實(shí)施例是示例性的、說(shuō)明性的以及非限制性的。因此，本發(fā)明并不受限于各種示例性、說(shuō)明性以及非限制性實(shí)施例的描述。相反，本發(fā)明僅由權(quán)利要求書(shū)限定，其可被修改成列舉明確或固有地描述在本公開(kāi)中或者由本公開(kāi)以其他方式明確或固有地支持的任何特點(diǎn)、方面和特征。
[0032]此外，本文中所呈現(xiàn)的附圖代表本公開(kāi)的非限制性實(shí)施例。這些附圖未按比例繪制，僅被提供用于幫助理解各個(gè)實(shí)施例，不應(yīng)被解釋為限制本公開(kāi)的范圍。
[0033]本文所述的實(shí)施例總體涉及用于從流體諸如液體(例如水)或氣體(例如空氣)中除去污染物的裝置。本文所述的實(shí)施例還可以用于其它流體。例如，待純