專(zhuān)利名稱：包括一個(gè)或多個(gè)盒的流體處理單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括一個(gè)或多個(gè)盒(cassette)的流體處理單元，至少一個(gè)盒包 括至少一個(gè)流體相互作用部件(fluid interaction component)，并且尤其涉及一種包括 總壓力增加裝置(total pressure increasing means)的流體處理單元，該總壓力增加裝 置用于至少部分地克服由于流經(jīng)單元的流體導(dǎo)致的壓力損失。本發(fā)明還涉及一種提供流體 和流體相互作用部件之間的相互作用的方法。
背景技術(shù)：
以多種方式處理流體。例如，將流體暴露至紫外線形式的電磁輻射，和/或?qū)⒁粋€(gè) 或多個(gè)添加劑添加到流體中。用于執(zhí)行這樣的處理的系統(tǒng)如今從多個(gè)獨(dú)立單元制造而來(lái)， 該多個(gè)獨(dú)立單元例如泵、混合單元等，并且這些獨(dú)立單元由管道、凸緣或類(lèi)似部件等彼此相 互連接。每個(gè)這樣的連接典型地帶來(lái)例如由于流截面的變化而導(dǎo)致的壓力損失。連接可能 進(jìn)一步受到密封問(wèn)題的困擾，例如在管道與獨(dú)立單元彼此連接的位置的密封問(wèn)題。另外，從多個(gè)獨(dú)立單元制造而來(lái)的流體處理單元經(jīng)常具有下述缺陷單個(gè)獨(dú)立單 元不能滿足給定需求——或者每個(gè)單元的容量太小而使用兩個(gè)或多個(gè)單元，或者容量太 大。在這兩種情況下，結(jié)果經(jīng)常是單元的容量超過(guò)需求，這導(dǎo)致差的能量效率。專(zhuān)利申請(qǐng)W0 2007/05013揭示了一種用于在流體與第二流體交換熱量時(shí)將第一 流體與物質(zhì)混合的系統(tǒng)。所揭示的發(fā)明的特征在于第一流體流經(jīng)板中設(shè)置的通道，并且在 通道具有彎曲或者是彎的位置提供物質(zhì)的添加。將通道連接至位于和板相同的幾何平面中 的入口和出口。然而，根據(jù)W0 2007/05013的流經(jīng)設(shè)備的流體由位于系統(tǒng)之外的壓力裝置 提供，從而需要管道和凸緣來(lái)將系統(tǒng)連接至泵。盡管如同例如US4，025，225和EP1231384中揭示的，已經(jīng)進(jìn)行了一些努力來(lái)提供 一些模塊化，但是這些努力限于具有加壓功能或與加壓(例如過(guò)濾或紫外輻射)不同的流 體相互作用功能的模塊。因而，本發(fā)明的目的可以優(yōu)選地是提供一種流體處理單元，尋求至少減緩一些或 所有上述問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在第一方面涉及一種流體處理單元，流體能夠流經(jīng)所述流體處理單元并同 時(shí)被處理，所述流體處理單元優(yōu)選包括殼體；一個(gè)或多個(gè)盒，每個(gè)盒包括外部外殼，所述外部外殼被布置使得至少形成所述殼 體的一部分，并且每個(gè)盒包括經(jīng)過(guò)盒的流通路，其中，至少一個(gè)盒包括至少一個(gè)流體相互作用部件或適于接收至少一個(gè)流體相互作用部件，并且流體處理單元包括用于至少部分地克服由于流經(jīng)單元的流體導(dǎo)致的壓力損失的總壓力增加裝置，總壓力增加裝置以及一個(gè)或多個(gè)流體相互作用部件的一個(gè)、多個(gè)或所有 流體相互作用部件由所述殼體封裝。根據(jù)本發(fā)明的盒優(yōu)選地包括總壓力增加裝置和至少一個(gè)流體相互作用部件。從 而，在許多情況下，盒能夠被認(rèn)為是流體處理單元，對(duì)于該流體處理單元，如果適當(dāng)?shù)剡x擇 總壓力增加裝置，不再需要裝置來(lái)將流體泵送經(jīng)過(guò)盒。這使得給定流體處理單元的設(shè)計(jì)變 得非常簡(jiǎn)單。因而，本發(fā)明包括封裝總壓力增加裝置和流體相互作用部件的殼體。應(yīng)當(dāng)提及流 體相互作用部件可以包括延伸出殼體的部分。然而，對(duì)于實(shí)際與流體相互作用的流體相互 作用部件的部分，這樣的部分典型地被認(rèn)為是把手、載體、連接或類(lèi)似等。作為例子，傳感器 可以布置在把手上延伸出殼體的位置，并且傳感器布置在殼體內(nèi)，其上布置了一個(gè)或多個(gè) 出口的噴嘴位于殼體內(nèi)并且例如把手延伸出殼體。盡管本說(shuō)明書(shū)關(guān)注處理一個(gè)流體，本發(fā) 明也適于處理多于一個(gè)流體。通過(guò)利用根據(jù)本發(fā)明的處理單元，流經(jīng)這樣的單元的流體的狀態(tài)從作為入流狀態(tài) (inflow state)的第一狀態(tài)改變至作為出口狀態(tài)的第二狀態(tài)。狀態(tài)的改變是處理流體的結(jié) 果，其中與一個(gè)或多個(gè)流體相互作用部件相互作用的流體提供該處理。在一些優(yōu)選實(shí)施例 中，流體的唯一的處理是在流體上執(zhí)行的一個(gè)或多個(gè)測(cè)量，并且在這樣的情況下?tīng)顟B(tài)的改 變太小而檢測(cè)不到。根據(jù)本發(fā)明，流體處理單元具有殼體，該殼體優(yōu)選地被認(rèn)為是容器狀結(jié)構(gòu)，在該結(jié) 構(gòu)中布置有一個(gè)或多個(gè)流體相互作用部件以及總壓力增加裝置。從而避免需要用管道來(lái)將 獨(dú)立單元連接起來(lái)以提供處理單元，并且可以提供具有很好可能地滿足給定處理需求的緊 湊單元。流體狀態(tài)的改變以及經(jīng)過(guò)單元的流體會(huì)典型地導(dǎo)致例如由于特別設(shè)計(jì)用于在流 體相互作用部件的附近引導(dǎo)流體流動(dòng)和/或提供流體與物質(zhì)的混合的流體路徑導(dǎo)致的壓 力損失。典型地和優(yōu)選地，盡管典型地包括一個(gè)或多個(gè)葉輪的總壓力增加裝置優(yōu)選地提供 增壓，然而流體的狀態(tài)的變化應(yīng)當(dāng)被廣泛地解釋例如包括流體的組合的變化和/或流體的 熱動(dòng)態(tài)狀態(tài)的變化，并且流體相互作用部件優(yōu)選地提供與壓力改變不同的狀態(tài)改變?？倝?力增加裝置典型地用于至少克服由與流體相互作用部件或被引導(dǎo)以與流體相互作用部件 相互作用的流體導(dǎo)致的壓力損失，和/或克服由于例如混合的相互作用導(dǎo)致的壓力損失。因而，盡管通過(guò)管道將多個(gè)獨(dú)立單元連接起來(lái)而組裝成許多已知的流體處理單 元，本發(fā)明被設(shè)計(jì)為優(yōu)選地包括具有多個(gè)盒的壓力承載殼體，從而單元可以被制造得更加 緊湊和高效。由于可以選擇盒的數(shù)目，單元的效率可以進(jìn)一步提高，從而與從多個(gè)獨(dú)立單元 制造流體處理單元相比，能夠更加準(zhǔn)確地滿足給定需求。在本發(fā)明的上下文中使用了多個(gè)術(shù)語(yǔ)。盡管這些術(shù)語(yǔ)以本領(lǐng)域普通技術(shù)人員熟知 的方式使用，下面對(duì)一些術(shù)語(yǔ)給出簡(jiǎn)單說(shuō)明?！昂小眱?yōu)選地用于指一個(gè)元件，該元件或者包含流體相互作用元件、或者適于接收 流體相互作用元件、或者具有兩者功能。盒典型地包括用于形成至少部分殼體的外部外殼、 一個(gè)或多個(gè)入口、以及一個(gè)或多個(gè)出口。外部外殼可以優(yōu)選地是承載壓力的，從而不需要另外的殼體來(lái)承受盒的內(nèi)部和外部之間的壓力差。另外，外部外殼典型地和優(yōu)選地有助于限 定經(jīng)過(guò)盒的流通路。盒的形狀使得盒包括從其入口至其出口的經(jīng)過(guò)盒的流通路。盒的入口 和出口是在盒中的開(kāi)口，流體可以通過(guò)入口和開(kāi)口流進(jìn)和流出盒，并且盒的入口和出口被 優(yōu)選地設(shè)置使得當(dāng)兩個(gè)盒組合時(shí)，一個(gè)盒的出口與另一個(gè)盒的入口直接連接，并且反之亦 然?！爸苯舆B接”優(yōu)選地用于指一種情形流出出口的流體的速度和壓力與流進(jìn)入口的流體 的速度和壓力相同，“直接連接”可以通過(guò)將出口和入口彼此相連而不需要之間的中間管道 來(lái)提供。另外，當(dāng)組合兩個(gè)或更多個(gè)盒時(shí)，盒的外部外殼優(yōu)選地被組合以形成處理單元的至 少部分壓力承載殼體。另外，由于盒經(jīng)常包括克服由于流經(jīng)盒的流體導(dǎo)致的壓力損失的總 壓力增加裝置，組裝的單元對(duì)于將要操作的處理可以經(jīng)常是壓力適中的。另外，當(dāng)在盒中存 在總壓力增加裝置時(shí)，盒優(yōu)選地被設(shè)計(jì)使得經(jīng)過(guò)盒的至少一個(gè)流體的流是壓力適中的，或 者流經(jīng)盒的關(guān)注中的流體的壓力甚至增加?！敖M合”優(yōu)選地用于指一種配置其中盒彼此之間流體地連通。典型地和優(yōu)選地，在 流動(dòng)方向以連續(xù)盒的堆疊組合盒。 “流通路”優(yōu)選地用于指空間，例如一個(gè)或多個(gè)通道，流體通過(guò)該一個(gè)或多個(gè)通道 在盒內(nèi)流動(dòng)。流體通過(guò)入口進(jìn)入盒并通過(guò)出口離開(kāi)盒。“流體相互作用部件”優(yōu)選地用于指適于與流經(jīng)盒的流體相互作用的部件，以提供 流體的處理。在有的實(shí)施例中，相互作用主要導(dǎo)致流體的改變，而在其它實(shí)施例中，相互作 用主要導(dǎo)致流體相互作用部件的改變。第一種類(lèi)型的相互作用的例子是水的紫外處理，即 流體相互作用部件是例如紫外燈。第一類(lèi)型的另一個(gè)例子是向流體增加一個(gè)或多個(gè)物質(zhì)， 即流體相互作用部件是摻加設(shè)備，例如噴嘴。第二類(lèi)型的相互作用的例子是測(cè)量流體的PH 值，即流體相互作用部件是PH計(jì)。在其它應(yīng)用中，作為相互作用的結(jié)果，流體和流體相互作 用部件兩者的改變都可以發(fā)生。一個(gè)例子是流體和包含第二流體的熱交換器之間的熱交 換，在該例子中，熱交換器被認(rèn)為是流體相互作用部件。這些類(lèi)型的相互作用可以被組合成 一個(gè)單個(gè)單元。流體相互作用部件的另一個(gè)例子是混合腔，其中發(fā)生流體和例如化學(xué)物質(zhì) 之間的混合，或發(fā)生兩個(gè)或更多個(gè)流體之間的混合?！跋嗷プ饔靡?yún)^(qū)域”優(yōu)選地用于指流體相互作用部件和流體之間開(kāi)始相互作用 的流通路部分。該處理可以在開(kāi)始相互作用的區(qū)域的上游和下游兩者進(jìn)行。例如，如果相 互作用是通過(guò)噴嘴向流體增加一個(gè)或多個(gè)物質(zhì)，噴嘴的出口典型地被稱為相互作用引入?yún)^(qū) 域，并且在噴嘴出口的下游典型地繼續(xù)進(jìn)行以混合、化學(xué)反應(yīng)等形式的繼續(xù)相互作用。在另 一個(gè)例子中，相互作用將流體暴露至電磁輻射，并且在這種情況下，相互作用引入?yún)^(qū)域典型 地是電磁輻射源和流體之間的界面；典型地，相互作用可以在該界面的上游和下游延伸。此 夕卜，相互作用是例如在例如電磁輻射的兩個(gè)或更多個(gè)源之間的流體中的干擾的結(jié)果。在這 種情況下，相互作用引入?yún)^(qū)域也被認(rèn)為是源和流體之間的界面，盡管源可以位于上游和下 游。“相互作用引入通道”優(yōu)選地用于指放置流體相互作用部件的流通路部分和/或設(shè) 計(jì)用于將流體引導(dǎo)朝向流體相互作用部件的通路。在有的優(yōu)選實(shí)施例中，相互作用引入通 路包括相互作用引入?yún)^(qū)域。通路的尺寸和形狀優(yōu)選地使得確保流體相互作用部件和流體之 間的相互作用對(duì)于實(shí)際應(yīng)用是充分的?！傲黧w”用于指至少液體、氣體、流態(tài)的介質(zhì)或上述的組合。
“殼體”優(yōu)選地用于指流體處理單元的壁，其中該壁限定處理單元中的流體，從而流體可以通過(guò)殼體中設(shè)置的一個(gè)或多個(gè)入口和出口流進(jìn)/流出處理單元。因而，殼體形成 了單元的密封的封裝。殼體優(yōu)選地包括多個(gè)壁元件。至少部分殼體可以優(yōu)選地組成單元的 部分流通路?！翱倝毫υ黾友b置”優(yōu)選地用于指增加流體的總壓力(停滯壓力)的元件?？倝毫?增加裝置優(yōu)選地是或包括速度導(dǎo)流輪，例如葉輪?！八俣葘?dǎo)流輪”優(yōu)選地用于指將速度引入流體從而流體的方向和/或總壓力被改變 的元件。流體速度導(dǎo)流輪優(yōu)選地是葉輪?！叭肟?/出口”優(yōu)選地用于指流體流進(jìn)或流出例如盒或單元的元件的界面或區(qū)間。 入口 /出口可以優(yōu)選地是管道、通道等的端界面或區(qū)間。入口 /出口可以優(yōu)選地被認(rèn)為是 控制容積的部分，控制圍繞關(guān)注的元件的容積，流體通過(guò)入口 /出口流進(jìn)流出元件。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方面，盒可以是可配置的，能夠被配置和/或重新配置以執(zhí)行 一個(gè)或多個(gè)處理，例如向流體添加一個(gè)或多個(gè)物質(zhì)，將流體暴露至電磁輻射，與流體交換熱 量和/或測(cè)量流體的一個(gè)或多個(gè)屬性。在許多優(yōu)選實(shí)施例中，流體處理單元可以優(yōu)選地包括多于一個(gè)的盒。優(yōu)選地，盒是 可組合的，例如可堆疊的，以形成流體處理單元或至少部分流體處理單元。優(yōu)選地，至少一個(gè)盒包括至少一個(gè)流體相互作用部件和總壓力增加裝置。除了其 它的優(yōu)勢(shì)之外，這樣的盒具有優(yōu)勢(shì)包括用于將流體泵送經(jīng)過(guò)盒的總壓力增加裝置以及選 擇用于提供給定處理的流體相互作用部件。因而，盒可以被認(rèn)為被配置為例如“即插即用”
品.ο在優(yōu)選實(shí)施例中，單元包括多于一個(gè)的盒，盒優(yōu)選地是可組合的，從而流體處理單 元包括多個(gè)組合的盒。另外，多于一個(gè)的盒可以優(yōu)選地每個(gè)都包括至少一個(gè)流體相互作用 部件和總壓力增加裝置。優(yōu)選地，一個(gè)或多個(gè)盒可以包括流通路中的相互作用弓丨入通道。優(yōu)選地，殼體可以承載壓力。根據(jù)本發(fā)明的單元的優(yōu)選實(shí)施例還可以包括布置在一個(gè)或多個(gè)盒的下游的出口 元件和/或布置在在一個(gè)或多個(gè)盒的上游的入口元件，出口元件和/或入口元件的外部表 面可以優(yōu)選地包括布置使得外部外殼形成處理單元的至少部分殼體的外部外殼?？倝毫υ?加裝置或至少一些總壓力增加裝置可以優(yōu)選地布置在入口和/或出口元件中。在流體處理單元的優(yōu)選實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)盒可以優(yōu)選地沿公共軸布置。在根據(jù)本發(fā)明的流體處理單元的優(yōu)選實(shí)施例中，流體處理單元可以優(yōu)選地包括以 葉輪形式的多個(gè)總壓力增加裝置并且其中一些或所有的葉輪由公共軸旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選地，一些 或所有的葉輪布置在盒中。流體處理單元的優(yōu)選實(shí)施例中的所有盒的外部幾何形狀可以優(yōu)選地都是相同的。 可選地或與其組合地，一個(gè)或多個(gè)盒的外部外殼的界面沿著一個(gè)方向可以是恒定的。優(yōu)選地，一個(gè)或多個(gè)盒的外部外殼形成殼體的至少部分外部表面?？蛇x地或與其 組合地，外部外殼可以優(yōu)選地鄰接殼體的內(nèi)部表面。優(yōu)選地，一個(gè)或多個(gè)盒包括總壓力增加裝置。優(yōu)選地，一個(gè)或多個(gè)盒可以包括適于執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)化學(xué)單元操作的一個(gè)或多個(gè)流體相互作用部件。優(yōu)選地，一個(gè)或多個(gè)盒可以包括適于容納流體相互作用部件的插座。優(yōu)選地，一個(gè)或多個(gè)盒可以適于至少在部分流通路中保持和/或提供三維流。一個(gè)或多個(gè)盒可以優(yōu)選地包括入口和出口，其中流體從入口流進(jìn)盒并且從出口流出盒，入口和出口連接至流通路。一個(gè)或多個(gè)盒可以優(yōu)選地包括或適于接收速度導(dǎo)流輪，速度導(dǎo)流輪優(yōu)選地組成至 少部分流通路。當(dāng)速度導(dǎo)流輪組成至少部分流通路時(shí)，相互作用引入通道可以優(yōu)選地位于 盒中速度導(dǎo)流輪的上游或下游。速度導(dǎo)流輪可以優(yōu)選地適于以一個(gè)速度接收流體并以更高 的速度傳送流體。另外，速度導(dǎo)流輪可以優(yōu)選地適于將流體泵送經(jīng)過(guò)盒?？蛇x地或與其組 合地，速度導(dǎo)流輪可以優(yōu)選地適于在一個(gè)方向接收流體并在另一個(gè)方向傳送流體。在優(yōu)選實(shí)施例中，流體處理單元可以優(yōu)選地包括至少兩個(gè)，例如至少三個(gè)，優(yōu)選地 至少四個(gè)相互作用引入通道。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，至少兩個(gè)相互作用引入通道可以優(yōu) 選地是相似的，例如彼此相同?？蛇x地或與其組合地，所有的相互作用弓丨入通道可以都是相 同的。一個(gè)或多個(gè)盒可以優(yōu)選地包括流通路中包括的至少一個(gè)相互作用引入通道；插座 可以優(yōu)選地延伸進(jìn)入相互作用引入通道，從而當(dāng)插座中存在流體相互作用部件時(shí)，流經(jīng)相 互作用引入通道的流體與流體相互作用部件相互作用。優(yōu)選地，一個(gè)或多個(gè)流通路可以優(yōu) 選地包括第一腔和第二腔，第一腔和第二腔通過(guò)連接第一腔和第二腔的相互作用引入通道 而流體地連接從而流體可以從第一腔經(jīng)過(guò)相互作用引入通道流至第二腔。優(yōu)選地，速度導(dǎo) 流輪，例如葉輪，可以布置在第一腔的上游。優(yōu)選地，相互作用引入通路的形狀可以提供經(jīng)過(guò)相互作用引入通道的流體的加速。優(yōu)選地，第一和第二腔被布置使得流體可以僅從第一腔通過(guò)相互作用引入通路流
至第二腔。在優(yōu)選實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)盒可以包括可閉合再循環(huán)通道，用于從流體相互作 用部件的下游的位置向流體相互作用部件的上游的位置再循環(huán)至少部分流體。優(yōu)選地，一個(gè)或多個(gè)相互作用元件可以布置在插座中。一個(gè)或多個(gè)盒的外部外殼可以適于承載壓力。一個(gè)或多個(gè)盒可以優(yōu)選地包括用于攪動(dòng)流經(jīng)盒的流體的裝置。在優(yōu)選實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)盒可以優(yōu)選地包括壁元件，該壁元件垂直于流方向， 該流方向由盒限定為從盒的入流(inflow)至出流(outflow)延伸的方向。壁元件優(yōu)選地 包括一個(gè)或多個(gè)穿孔，流體經(jīng)過(guò)所述一個(gè)或多個(gè)穿孔流入盒的內(nèi)部。這些方向優(yōu)選地指的 是這樣的實(shí)施例其中入流和出流圍繞流體處理單元的縱向軸發(fā)生。在可選實(shí)施例中，入流 和/或出流相對(duì)于流體處理單元的縱向軸偏移，但是壁元件的定向優(yōu)選地仍然垂直于流體 處理單元的縱向軸。殼體或至少部分殼體可以優(yōu)選地是熱絕緣的?？蛇x地或與其組合地，殼體或至少 部分殼體可以優(yōu)選地包括冷卻和/或加熱套。根據(jù)本發(fā)明的流體處理單元可以優(yōu)選地包括流體收集器，用于收集從處理單元泄 露的流體。
至少一個(gè)盒可以優(yōu)選地由不同的材料制成?？蛇x地或與其組合地，至少一個(gè)盒可 以是由單個(gè)材料制成的。在一些優(yōu)選實(shí)施例中，所有盒中的每個(gè)盒可以是由不同的材料制 成的。盒的材料可以優(yōu)選地從金屬、合成材料、涂層材料、塑料、陶瓷或上述的組合中選擇。根據(jù)本發(fā)明的流體處理單元可以優(yōu)選地包括用于控制流進(jìn)和/或流出處理單元 的一個(gè)或多個(gè)閥。 在優(yōu)選實(shí)施例中，流體處理單元可以具有縱向延伸并且流體處理單元可以優(yōu)選地 包括用于將盒固定在垂直于縱向方向的方向的裝置。在垂直于縱向方向的方向中的壓力可 以優(yōu)選地由0形環(huán)平衡以提供流體緊密密封。當(dāng)單元具有縱向延伸時(shí)，單元可以優(yōu)選地包括支索(stay)，所述支索優(yōu)選地以在 縱向延伸的方向延伸的支索螺栓(stay bolt)的形式，所述支索被布置以平衡在縱向方向 流體處理單元中的壓力。根據(jù)本發(fā)明的單元可以優(yōu)選地包括能量源，用于向流體處理單元中的例如總壓力 增加裝置和/或速度導(dǎo)流輪的能量需求裝置提供能量。優(yōu)選地，能量源可以包括電驅(qū)動(dòng)的 馬達(dá)。根據(jù)本發(fā)明的單元可以優(yōu)選地包括延伸通過(guò)流體處理單元的兩個(gè)或更多個(gè)例如 所有盒的軸。這樣的軸可以優(yōu)選地延伸出單元并且可以優(yōu)選地連接至馬達(dá)，所述馬達(dá)優(yōu)選 地是布置在單元外部的電驅(qū)動(dòng)馬達(dá)。一個(gè)、一些或所有的流體相互作用部件可以優(yōu)選地包括電磁輻射源，例如紫外光 源?？蛇x地或與其組合地，一個(gè)、一些或所有的流體相互作用部件可以包括一個(gè)或多個(gè)噴 嘴。另外，一個(gè)、一些或所有的流體相互作用部件可以優(yōu)選地或與其組合地包括一個(gè)或多 個(gè)處理活動(dòng)表面，例如用于過(guò)濾流體的一個(gè)或多個(gè)過(guò)濾器表面、用于提供催化處理的一個(gè) 或多個(gè)催化表面、一個(gè)或多個(gè)熱交換器表面、一個(gè)或多個(gè)吸收器表面、一個(gè)或多個(gè)冷凝器表 面、一個(gè)或多個(gè)剝離器表面、一個(gè)或多個(gè)干燥表面、用于承載生物生長(zhǎng)的一個(gè)或多個(gè)表面、 用于結(jié)晶化的一個(gè)或多個(gè)表面、用于離子交換的一個(gè)或多個(gè)表面、一個(gè)或多個(gè)膜表面、或者 上述的組合。在另外的實(shí)施例中，一個(gè)、一些或所有的流體相互作用部件可以優(yōu)選地或與其 組合地包括用于建立電磁場(chǎng)以執(zhí)行電解處理、電滲析處理、電消電離處理、或上述的組合的 表面。另外或可選地，一個(gè)、一些或所有的流體相互作用部件包括用于將流體暴露至輻射 的裝置，其中輻射為例如磁輻射、紫外輻射、放射性輻射、超聲、微波、激光輻射、或上述的組合。與上述組合地或可選地，一個(gè)、一些或所有的流體相互作用部件可以優(yōu)選地包括 離析器、離心機(jī)、用于碾碎的裝置、用于均質(zhì)化的裝置、傾析器(decanter)、用于運(yùn)輸例如微 粒、離子交換物質(zhì)的運(yùn)輸器、混合器、或上述的組合。在另外的實(shí)施例中，一個(gè)、一些或所有的流體相互作用部件可以優(yōu)選地或與其組 合地包括摻加裝置；用于除去瓦斯、蒸餾、通風(fēng)的裝置，其中通風(fēng)為例如大氣空氣、氧氣、 臭氧、氯；用于蒸發(fā)的裝置；用于降低壓力的裝置，例如用于真空蒸餾；用于蒸汽處理的裝 置；或上述的組合。根據(jù)本發(fā)明的流體處理單元可以優(yōu)選地包括適于在空腔內(nèi)提供流體一個(gè)給定的 滯留時(shí)間的一個(gè)或多個(gè)元件。根據(jù)本發(fā)明的流體處理單元可以優(yōu)選地包括用于執(zhí)行生物處理、化學(xué)處理、燃料電池處理或上述的組合的反應(yīng)器。一個(gè)、一些或所有的流體相互作用部件可以優(yōu)選地包括熱源，例如電加熱器。根據(jù)本發(fā)明的單元可以優(yōu)選地包括用于在單元內(nèi)旋轉(zhuǎn)例如葉輪的元件的裝置。優(yōu)選地，用于旋轉(zhuǎn)元件的裝置可以包括一個(gè)或多個(gè)齒輪。可選地或與其組合地，用于旋轉(zhuǎn)元件 的裝置可以優(yōu)選地包括一個(gè)或多個(gè)耦合裝置，例如機(jī)械耦合裝置、磁耦合裝置、粘滯摩擦耦 合裝置、感應(yīng)耦合裝置、或上述的組合。優(yōu)選地，元件是電馬達(dá)或發(fā)生器的一部分。根據(jù)本發(fā)明的處理單元的優(yōu)選實(shí)施例可以優(yōu)選地包括由殼體封裝的渦輪?？蛇x地 或與其組合地，處理單元可以優(yōu)選地包括由殼體封裝的往復(fù)式泵。在包括插座的實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)插座可以優(yōu)選地適于以可釋放的方式容納一 個(gè)或多個(gè)流體相互作用部件，從而流體相互作用部件可以被可逆地從插座中移除或插入插 座中。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的盒可以優(yōu)選地是可堆疊的。一個(gè)、一些或所有的流體相互作用部件可以可選地或與其組合地包括壓力傳感 器、溫度傳感器、流體速度傳感器、質(zhì)量流量傳感器、容積流量傳感器、PH傳感器、傳導(dǎo)性傳 感器、有機(jī)質(zhì)含量傳感器、電容傳感器、濁度傳感器、輻射傳感器、光譜傳感器、或上述的組
I=I O在流體處理單元的優(yōu)選實(shí)施例中，單元可以優(yōu)選地包括具有各個(gè)不同流體相互作 用部件的多個(gè)盒。在第二方面，本發(fā)明涉及一種盒，優(yōu)選地包括外部外殼，所述外部外殼被布置使得 當(dāng)至少兩個(gè)盒被組合以形成流體處理單元的至少部分時(shí)，外部外殼形成流體處理單元的至 少部分殼體，所述盒還包括經(jīng)過(guò)盒的流通路并且所述盒還包括或者適于接收至少一個(gè)流體 相互作用部件。根據(jù)本發(fā)明第二方面的盒可以包括本發(fā)明第一方面解釋的一個(gè)或多個(gè)特 征。總壓力增加裝置在優(yōu)選實(shí)施例中可以適于增加流經(jīng)單元的流體的總壓力，從而離 開(kāi)單元的流體具有比流進(jìn)單元的流體更高的總壓力。在第三方面，本發(fā)明涉及一種用于提供流體和相互作用部件之間的相互作用的方 法，所述方法包括將流體饋送到根據(jù)本發(fā)明第一方面的流體處理單元中。


下面將結(jié)合附圖更加詳細(xì)地描述本發(fā)明，尤其是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在附圖 中圖1示出了從入流側(cè)看的盒的第一實(shí)施例的三維視圖；圖2示意性地示出了沿圖1所示的實(shí)施例的線A-A的截面圖；圖3示出了用于將流體暴露至電磁輻射的三個(gè)盒的堆疊的優(yōu)選實(shí)施例，該設(shè)備包 括圖1所示的三個(gè)盒的堆疊并且圖3a示出了從入流側(cè)的盒的堆疊，圖3b示出了從出流側(cè) 的盒的堆疊；圖4示意性地示出了沿著圖3揭示的流體處理設(shè)備的線A-A的縱向截面圖；圖5示出了沿圖4所示的實(shí)施例的線B-B截取的水平截面圖；圖6示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的盒的另外的優(yōu)選實(shí)施例，其中徑向地布置流體相互作用部件；圖7示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的兩個(gè)另外的盒的優(yōu)選實(shí)施例，其中引入通路的相互作用是在壁元件中設(shè)置的穿孔；圖8示意性地示出了在根據(jù)本發(fā)明的盒的實(shí)施例中的流通路；圖9示意性地示出了在根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)盒的實(shí)施例中的流通路；圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的處理單元的盒的三維視圖，該盒適于將一個(gè)或多個(gè)添 加劑摻加到流經(jīng)盒的流體中；圖11示出了沿圖10的線A-A的圖10所示的盒的截面圖；圖12示出了以圖10所示的盒的摻加單元的形式的流體相互作用部件；圖13示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的處理單元，該單元包括5個(gè)盒、一個(gè)入口元件、 一個(gè)出口元件以及用于旋轉(zhuǎn)布置在處理單元中的葉輪的一個(gè)馬達(dá)；圖14示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的處理單元的縱向截面圖，該單元包括6個(gè)盒、 一個(gè)入口元件、一個(gè)出口元件以及用于旋轉(zhuǎn)布置在處理單元中的葉輪的一個(gè)馬達(dá)。圖14尤 其示出了組裝圖13所示的單元的實(shí)施例，流體相互作用部件以及流通路沒(méi)有在圖中示出；圖15示意性地示出了由盒的外部外殼的部分上設(shè)置的線組裝的根據(jù)本發(fā)明的三 個(gè)盒的縱向截面圖；圖16示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的處理單元，該單元包括具有不同外部幾何形 狀的5個(gè)盒、一個(gè)入口元件、一個(gè)出口元件以及用于旋轉(zhuǎn)布置在處理單元中的葉輪的一個(gè) 馬達(dá)；圖17示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的處理單元的縱向截面圖，該單元包括5個(gè)盒、 一個(gè)入口元件、一個(gè)出口元件以及用于旋轉(zhuǎn)布置在處理單元中的葉輪的一個(gè)馬達(dá)，流體相 互作用部件以及流通路沒(méi)有在圖中示出；圖18示出了圖13的實(shí)施例的一部分，還包括壓力增加阻流板；圖19示出了盒的優(yōu)選實(shí)施例，包括用于將例如水和泥分離的傾析器，圖19a示出 了盒的三維視圖并且圖19b示出了沿圖19a的線A-A的截面圖；圖20示意性地示出了盒的優(yōu)選實(shí)施例，圖20a示出了處于部分地分解視圖的盒并 且圖20b示出了沿盒的半徑截取的截面圖；以及圖21示意性地示出了適于執(zhí)行對(duì)流經(jīng)盒的流體的測(cè)量的盒的優(yōu)選實(shí)施例，圖21 示出了處于三維視圖的盒。
具體實(shí)施例方式圖1示出了流體處理單元的盒1的第一實(shí)施例；在圖1中，盒1是從入流側(cè)示出 的。在當(dāng)前的上下文中“入流側(cè)”指的是面向上游主入流方向的側(cè)，“出流側(cè)”指的是面向下 游主出流方向的側(cè)。圖2示出了沿途1的線A-A的截面圖。應(yīng)當(dāng)提及，盡管盒1被示為是 具有比元件1的高度大得多的徑向延伸的圓形元件，但是在本發(fā)明的范圍內(nèi)也可以是許多 其它的幾何形狀。盒1包括圓筒形壁形式的圓筒形外部外殼2以及共同限定盒1內(nèi)的兩個(gè)空腔4a 和4b的壁元件3。在圖2所示的實(shí)施例中，一個(gè)空腔4a位于壁元件3之上，一個(gè)空腔4b位 于壁元件3之下。
盒1還包括相互作用弓I入通道5，相互作用引入通道5將兩個(gè)空腔4a和4b彼此連接，從而流體可以從空腔4a流動(dòng)經(jīng)過(guò)相互作用引入通道5并且到達(dá)空腔4b。在示出的實(shí)施 例中，外部外殼2、壁元件3以及相互作用引入通道5限定流體的流通路，從而流體能夠僅從 空腔4a經(jīng)過(guò)相互作用引入通道5流至空腔4b。圖2所示的相互作用引入通道具有矩形入口 5a和出口 5b ；入口 5a和出口 5b在 圖2中以虛線示出。盡管圖2中在流方向的相互作用引入通道5被示為從入口 5a延伸至出口 5b，情況 并不總是這樣。通常相互作用引入通道5可以被限定作為其中放置流體相互作用部件的流 通路并且因而作為其中引入了流體相互作用的通路。實(shí)際的相互作用可以在通路的上游和 下游繼續(xù)。流體在流體速度導(dǎo)流輪的影響下流經(jīng)盒1，流體速度導(dǎo)流輪在圖1的實(shí)施例中是 由連接到馬達(dá)的軸7旋轉(zhuǎn)的葉輪6 (葉輪在圖1中沒(méi)有示出，而是在圖2中示出)。覆蓋葉 輪6的葉片并且引導(dǎo)來(lái)自入口的流體并將其引導(dǎo)朝向葉輪的各種屏蔽以及覆蓋空腔4a、4b 的蓋在圖1和圖2中沒(méi)有示出，從而使得盒1的內(nèi)部——尤其是相互作用引入通道5可見(jiàn)， 相反聯(lián)系例如圖4給出進(jìn)一步的細(xì)節(jié)。因而，流經(jīng)圖1和圖2所示的盒1的流體流經(jīng)葉輪 6、空腔4a、相互作用引入通道5、空腔4b并流出盒1。中央布置的孔53可以被布置在壁元件內(nèi)，留出空間用于軸7延伸通過(guò)盒并且至多 個(gè)連續(xù)布置的盒。中央布置的孔53可以由在圖4中標(biāo)記為53a的元件覆蓋以支撐葉輪6 并密封該孔以避免流體流經(jīng)該孔。葉輪6用于將流體泵送經(jīng)過(guò)盒1。另外，葉輪6可以用于將流體泵送經(jīng)過(guò)一個(gè)或 多個(gè)附加的盒，該一個(gè)或多個(gè)附加的盒不具有葉輪6。流體在平行于軸7的方向進(jìn)入葉輪6 并且使得葉輪6主要處于垂直于該方向的方向。流體使葉輪處于旋轉(zhuǎn)方式指的是流體具有 徑向以及切向速度分量。因而，盒1包括流體流經(jīng)盒1的流通路。在圖1所示的實(shí)施例中，流通路包括經(jīng)過(guò) 葉輪6的流路徑、經(jīng)過(guò)空腔4a的流路徑、經(jīng)過(guò)相互作用引入通道5的流路徑以及通過(guò)空腔 4b的流路徑。在盒的可選實(shí)施例(未示出)中，具有流體引導(dǎo)件來(lái)代替葉輪。這樣的流體引導(dǎo) 件典型地包括一個(gè)或多個(gè)葉片，將流體的流從與外部外殼平行的方向轉(zhuǎn)向與該方向垂直的 方向并朝向相互作用引入通道。流體引導(dǎo)件可以向流體引入切向分量。盒1還可以包括插座8，在圖1所示的實(shí)施例中插座8包括從相互作用引入通道5 延伸至盒1的外部的通道；外部在圖1所示的實(shí)施例中在外殼2的外面。插座8適于接收 或包括流體相互作用部件，流體相互作用部件可以是例如用于將流體暴露至紫外光的紫外 燈、用于將一個(gè)或多個(gè)物質(zhì)摻加到流經(jīng)相互作用引入通道5的流體的噴嘴、和/或其它類(lèi)型 的處理源。盡管插座8可以包括用于固定處理源的固定設(shè)備(未示出)，這樣的固定設(shè)備可 以由其它裝置提供而不必須是插座8的一部分。根據(jù)將要發(fā)生的相互作用的類(lèi)型，插座8可以與相互作用引入通道5流體地緊密 地密封或不密封。例如，如果將要發(fā)生的相互作用是將流體暴露至紫外光，則插座8優(yōu)選地 被制造為紫外光可穿透管，其內(nèi)部與相互作用弓丨入通道5以及布置在管內(nèi)的紫外光源流體 地緊密地密封；下面將更加詳細(xì)地揭示該實(shí)施例。如果將要發(fā)生的相互作用是將一個(gè)或多個(gè)物質(zhì)通過(guò)噴嘴摻加到流體中，插座8可以是打開(kāi)進(jìn)入相互作用引入通道5的通道，并且噴嘴可以布置在插座8中以將物質(zhì)摻加到流經(jīng)相互作用引入通道5的流體中。插座8以及對(duì) 應(yīng)的流體相互作用部件優(yōu)選地被成形為使得流體不能通過(guò)插座8從相互作用引入通道5流 到外部的形狀。這可以由例如布置在插座8的外部端上的端帽(未示出)提供。盒1可以包括多于一個(gè)的插座8。例如，一個(gè)插座可以是與相互作用弓丨入通道密封 的管，另一個(gè)插座可以是打開(kāi)進(jìn)入相互作用引入通道的通道。在另外的實(shí)施例中，盒1包括連接第一和第二空腔4a和4b以允許流體不需流經(jīng) 相互作用引入通道5而從第一空腔流至第二空腔的可閉合的再循環(huán)通道(未示出)。這 樣的再循環(huán)通道可以例如由外部外殼2中的穿孔而提供，該穿孔由管道連接而彼此連接起 來(lái)，該管道連接包括切斷閥，用于將流體引導(dǎo)通過(guò)兩個(gè)空腔4a和4b之間的外部壁2中的穿 孔。如果例如相互作用引入通道5變得阻塞或僅一部分流體將流經(jīng)相互作用引入通道5，則 可以使用這樣的再循環(huán)通道。可選地，再循環(huán)通道可以由壁元件3中的閥提供。盒1優(yōu)選地被設(shè)計(jì)為組合到一起以至少形成處理單元的一部分。特別在優(yōu)選實(shí)施 例中，通過(guò)堆疊組合盒1，并且每個(gè)盒1作為處理級(jí)，從而設(shè)備可以包括多個(gè)處理級(jí)，每個(gè)處 理級(jí)或者執(zhí)行相同的處理或者執(zhí)行不同的處理。在圖3中示出了具有三個(gè)紫外處理級(jí)的實(shí) 施例。圖3示出了具有作為三個(gè)處理級(jí)的三個(gè)盒l(wèi)a，lb，lc的處理單元的一部分，圖3a 示出了從入流側(cè)的盒的堆疊并且圖3b示出了從出流側(cè)的盒的堆疊。圖3中的盒1被示為 相同的，盡管根據(jù)本發(fā)明這并不是必須的要求。相反，盒1的實(shí)際數(shù)目可以是變化的并且盒 并不總是彼此相似。參考示出圖3所示的盒的截面圖的圖4，每個(gè)盒l(wèi)a，lb, Ic包括葉輪6、盒連接通路 9以及相互作用引入通道5。在圖3所示的實(shí)施例中，葉輪6是旋轉(zhuǎn)葉輪6，通過(guò)盒連接通路 9在軸向方向接收流體并在圖4的箭頭標(biāo)記10指示的徑向方向以更高的速度傳遞流體。每個(gè)處理級(jí)還包括由壁元件3劃分的并且通過(guò)相互作用弓I入通道5而彼此流體相 通的兩個(gè)空腔12，13 (與圖1的空腔4a和4b相似)。相互作用引入通道5形成作為例如從 空腔12b至13b引導(dǎo)流體的通路。通路9a形成盒Ia的出口。相互作用引入通道5的部分壁由屏蔽14形成，在屏蔽14的后面布置輻射源15。 在圖1所示的優(yōu)選實(shí)施例中，輻射源是紫外輻射源，例如紫外燈。屏蔽14對(duì)于輻射是透明 的，以允許流體被暴露于從源放射的輻射。葉輪軸7設(shè)置用于共同地旋轉(zhuǎn)所有的葉輪，并且葉輪軸7連接至典型地布置在出 口 36之上的馬達(dá)(未示出)。因而，當(dāng)激勵(lì)馬達(dá)時(shí)，葉輪6旋轉(zhuǎn)，從而流體被通過(guò)入口 11抽 取進(jìn)入組合的盒1。流體流經(jīng)葉輪6進(jìn)入空腔12并流經(jīng)相互作用引入通道5，在相互作用 引入通道5處流體被暴露于來(lái)自輻射源15的輻射，然后流體流進(jìn)空腔13朝向下一個(gè)葉輪 6。如圖3和圖4所示，組合的盒1的堆疊可以是模塊化的，從而能夠應(yīng)用多個(gè)處理 級(jí)。當(dāng)盒1是可堆疊時(shí)，容易配置特別的處理單元來(lái)滿足不同的需求。如圖4所示，通過(guò)將盒1的外部外殼2彼此堆疊并且通過(guò)將盒1的外部外殼2上 設(shè)置的槽17中布置的環(huán)16組裝起來(lái)而將盒1彼此組裝起來(lái)，可以實(shí)現(xiàn)盒的組合。為了當(dāng)向盒1的內(nèi)部施加壓力時(shí)保持盒1的組裝狀態(tài)，通過(guò)例如在盒1的堆疊方向(與圖4的垂 直)延伸而將所有的盒1夾持在一起的支索(未示出)來(lái)將盒1維持在它們的彼此關(guān)系中。 對(duì)于將外部外殼2密封以承受盒1的內(nèi)部和外部之間的壓力差是由如圖4所示的O形環(huán)18 實(shí)現(xiàn)的。圖5示出了沿圖4的線B-B截取的水平截面圖。圖5特別示出了輻射源15、屏蔽 14、以及相互作用引入通道5的界面。流經(jīng)盒1的所有流體通過(guò)相互作用引入通道5并且 如圖4中所示的，相互作用引入通道5的維度使得流體與輻射源緊密接觸。圖5還示出屏蔽14由封條19密封到盒1并且由螺帽19b固定到設(shè)備1，從而流體 不能流入屏蔽14的內(nèi)部。因此輻射源15能夠被可替換地布置在屏蔽14內(nèi)，從而能夠不需 拆卸整個(gè)盒1而替換輻射源15。 圖6示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的盒1的另一個(gè)實(shí)施例。在該實(shí)施例中，入口 5a 和出口 5b(在圖中未指示5b)被布置成與盒1的半徑平行。與圖1的實(shí)施例相似，盒1包 括插座8 (不可見(jiàn))用于接收處理源；在圖中未示出該源。圖7a和7b示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)盒的實(shí)施例。這些圖中示出的盒也包括外 部外殼2和壁元件3。然而，在這些實(shí)施例中，相互作用引入通道5由壁元件3中設(shè)置的穿 孔20限定。這些圖示出了這樣的配置與圖5所示的屏蔽相似，設(shè)置管14形式的屏蔽用于 容納例如紫外源。圖7a示出了從入流側(cè)(相對(duì)于圖的定向，流體向下流經(jīng)穿孔20)的盒，并且圖7a 示出了從出流側(cè)(相對(duì)于圖的定向，流體向上流經(jīng)穿孔20)的盒。圖7b還示出了布置用于 將流體引導(dǎo)通過(guò)葉輪的引導(dǎo)元件26 (也見(jiàn)圖11)。應(yīng)當(dāng)提及，盡管圖1-圖7所示的實(shí)施例被示為包括一個(gè)相互作用引入通道5，但是 在盒1中可以設(shè)置多于一個(gè)的相互作用引入通道5。另外，相互作用引入通道5的相互定向 可以改變，例如，兩個(gè)或多個(gè)相互作用引入通道可以彼此具有相同的定向或不同的定向。在一些實(shí)施例中，盒的流體相互作用部件是與盒一體的部分，意思是該部件是不 可移除的，并且在另外的實(shí)施例中，盒具有插座，該插座能夠移除流體相互作用部件。后一 個(gè)實(shí)施例在下述情況下尤其有用例如流體相互作用在使用中惡化，和/或流體的處理類(lèi) 型將改變。這可以通過(guò)僅改變流體相互作用部件來(lái)執(zhí)行。圖8示意性地示出了例如圖1的盒1的流通路。如圖所示，盒1包括泵21，將流體 泵向第一空腔12，第一空腔12連接至相互作用引入通道5，相互作用引入通道5連接至第 二空腔13。如圖1所示，當(dāng)從由第一空腔12流入相互作用引入通道5并從相互作用引入通 道5流入第二空腔13的流體看去，相互作用引入通道5的截面小于空腔12、13的截面。另 夕卜，相互作用引入通道5被示為具有在下游方向的縱向延伸，該延伸比空腔12、13中的流路 徑的長(zhǎng)度要大許多。然而，相互作用引入通道5的截面區(qū)域以及其延伸可以變化以滿足給定需求，并 且可以選擇這些尺寸從而相互作用引入通道5的長(zhǎng)度比圖8所示的相互作用引入通道5的 長(zhǎng)度短。另外，在一些實(shí)施例中可以不存在空腔12、13中的一個(gè)或兩個(gè)，如圖9所示。應(yīng)當(dāng) 注意在處理沒(méi)有在整個(gè)流通路中發(fā)生的情況下，處理發(fā)生的區(qū)間的區(qū)間上游和區(qū)間下游可 以被認(rèn)為是空腔。
在結(jié)合圖1-8進(jìn)行的揭示之后，根據(jù)本發(fā)明的盒1可以根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例被認(rèn)為包 括流通路，在該流通路中至少存在一個(gè)相互作用引入通道5。盒1可以還包括適于接收流體 相互作用部件的插座8，插座8延伸進(jìn)入相互作用引入通道5從而當(dāng)流體相互作用部件存在 于插座8中時(shí)，流經(jīng)相互作用引入通道5的流體與流體相互作用部件相互作用。這樣的盒1 可以優(yōu)選地包括流體速度導(dǎo)流輪，該導(dǎo)流輪可以是被動(dòng)的或主動(dòng)的。被動(dòng)優(yōu)選地表示不向 流體添加動(dòng)力的導(dǎo)流輪，主動(dòng)優(yōu)選地表示當(dāng)流經(jīng)導(dǎo)流輪時(shí)向流體添加動(dòng)力的導(dǎo)流輪——主 動(dòng)導(dǎo)流輪例如是葉輪。典型地和優(yōu)選地，例如圖8中揭示的多個(gè)盒被組合成流體處理單元，其中盒被制 造為模塊，每個(gè)模塊包括流通路，流通路將流體從入口弓丨導(dǎo)到每個(gè)盒的出口，在每個(gè)盒中優(yōu) 選地存在流通路和相互作用引入通道。流體優(yōu)選地由速度導(dǎo)流輪和/或通常流體引導(dǎo)件而 被引導(dǎo)通過(guò)盒，其中一些導(dǎo)流輪可以被分配用于克服通過(guò)流體處理單元的壓力損失(在有 的情況下所有的導(dǎo)流輪被分配用于此目的)，并且一些導(dǎo)流輪可以被分配用于以下述方式 將流體引導(dǎo)通過(guò)相互作用引入通道使得流體和流體相互作用部件之間的相互作用以選擇 的方式進(jìn)行。應(yīng)當(dāng)提及整個(gè)流通路可以被認(rèn)為是相互作用引入通道。在另外的實(shí)施例中，可以在流體引導(dǎo)件中，例如在葉輪或速度導(dǎo)流輪中，執(zhí)行流體 的處理。
圖10-12示出了本發(fā)明的實(shí)施例，其中盒1用于將一個(gè)或多個(gè)物質(zhì)添加入流體中。 這樣的物質(zhì)可以是固體、液體或氣體。物質(zhì)典型地以精確劑量添加，該劑量可以由外部測(cè)量 單元(未示出)測(cè)量出來(lái)。在示出的實(shí)施例中，流體相互作用部件是具有兩個(gè)物質(zhì)通道22 的摻加單元21，物質(zhì)能夠通過(guò)該兩個(gè)物質(zhì)通道22被加入到流體中；摻加單元21的物質(zhì)通 道22打開(kāi)進(jìn)入切塊22a(見(jiàn)圖12)。摻加單元21可以是盒1的一體部分或者摻加單元21 可以布置在插座8內(nèi)——在圖10-12示出的實(shí)施例中，摻加單元21布置在插座8內(nèi)。盡管 摻加單元21被示為具有兩個(gè)物質(zhì)通道22，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以是任意數(shù)目的物質(zhì)通道 22。要被添加的物質(zhì)可以被預(yù)先混合和/或預(yù)先加熱/冷卻，或者加熱/冷卻和/或混合 可以在處理單元中發(fā)生。圖10示出了與圖4的盒相似的盒的三維視圖，該盒具有由馬達(dá)22 (未示出)通過(guò) 軸7驅(qū)動(dòng)的中央布置的葉輪6。盒1是處理單元的一部分，包括另外的盒。引導(dǎo)元件26(見(jiàn) 圖11)被移除。摻加單元21被示為通過(guò)螺母23緊固到插座8中，但是能夠通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員 公知的任何適當(dāng)?shù)难b置緊固。物質(zhì)例如通過(guò)管被引導(dǎo)進(jìn)入物質(zhì)通道22的入口。使用之前 的這些管以及存儲(chǔ)物質(zhì)的容器在圖中未示出。圖11是沿圖10的線A-A的截面圖。箭頭24示意性地表示流體流經(jīng)盒1的整個(gè) 流路徑。圓筒形狀的引導(dǎo)元件26確保流體從盒1的入口 11被引導(dǎo)朝向葉輪6并且接下來(lái) 至第一空腔12以及從第二空腔13朝向盒1的出口 27。流體經(jīng)過(guò)引導(dǎo)孔28而通過(guò)引導(dǎo)元 件26的壁，其中引導(dǎo)孔28被定位用于獲得期望流路徑。為了確保為了特定目的將物質(zhì)和流體充分地混合，摻加單元21被設(shè)計(jì)為確保物 質(zhì)被添加到流體的漩渦。圖11示出了來(lái)自第一物質(zhì)通道22的物質(zhì)流；來(lái)自第二物質(zhì)通道 22的物質(zhì)出口在該圖中不可見(jiàn)但是在圖12中能夠看到。由于物質(zhì)被添加在漩渦中，在包含 流體的物質(zhì)通過(guò)相互作用引入通道5流動(dòng)朝向第二空腔13之前，發(fā)生一定程度的混合。
圖12示出了具有兩個(gè)物質(zhì)通道22的摻加單元21的可能設(shè)計(jì)。物質(zhì)通道22的物 質(zhì)出口周?chē)膮^(qū)域被設(shè)計(jì)為確保當(dāng)物質(zhì)在第一空腔12中時(shí)都被添加到流體的漩渦中。在 本發(fā)明的范圍內(nèi)可以具有用于將物質(zhì)添加到流體中的在彼此之上堆疊的兩個(gè)或更多個(gè)盒 1?？梢杂迷诿總€(gè)盒1內(nèi)具有的兩個(gè)或更多個(gè)物質(zhì)通道22來(lái)代替上述盒或者上述盒可以與 在每個(gè)盒1內(nèi)具有的兩個(gè)或更多個(gè)物質(zhì)通道22組合來(lái)實(shí)現(xiàn)物質(zhì)添加。如果在物質(zhì)被混合 或能夠彼此反應(yīng)之前需要與流體很好地混合，使用相同類(lèi)型的堆疊的盒1可以是有利的或 必須的。另一個(gè)原因是當(dāng)物質(zhì)與流體混合時(shí)會(huì)具有顯著不同的溫度。 圖13示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的處理單元29。圖13示出的單元形成作為細(xì)長(zhǎng) 單元，具有圓筒形外部殼體30并且包括5個(gè)盒1、一個(gè)入口元件31、一個(gè)出口元件32以及 一個(gè)馬達(dá)22。馬達(dá)22布置在固定設(shè)備33上。在圖13所示的實(shí)施例中，殼體包括盒的外部 外殼、入口元件以及出口元件。請(qǐng)注意相對(duì)于圖的定向，整個(gè)流路徑向上，也就是說(shuō)，例如圖 中示出的盒配置相對(duì)于圖4顛倒過(guò)來(lái)。在盒內(nèi)布置了多個(gè)葉輪66 (見(jiàn)例如圖4、10和11)，葉輪6布置在從馬達(dá)22延伸至 布置在入口元件31中的軸承34(見(jiàn)圖14)的公共軸7上，從而當(dāng)馬達(dá)22旋轉(zhuǎn)時(shí)，使得所有 的葉輪6旋轉(zhuǎn)。流體通過(guò)入口元件31中設(shè)置的入口 35(見(jiàn)圖13)進(jìn)入處理單元29，流經(jīng)處理單元 29并通過(guò)出口元件32中設(shè)置的出口 36 (見(jiàn)圖13)離開(kāi)處理單元29。兩個(gè)盒1包括圖1-12揭示的例如插座的連接37，容納類(lèi)似于例如插座的連接37 的流體相互作用部件。圖14示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的處理單元29的縱向截面，并且尤其示出了組 裝圖13所示的單元的一種方法。該單元形成為細(xì)長(zhǎng)單元，具有圓筒形殼體并且包括6個(gè)盒 1、一個(gè)入口元件31、一個(gè)出口元件32以及布置在固定設(shè)備33上的馬達(dá)22，馬達(dá)22具有軸 7用于旋轉(zhuǎn)處理單元29中布置的葉輪(未示出)。流體相互作用部件以及流通路在圖中未 示出。盒1可以是具有相應(yīng)描述的前述圖中示出的形式。入流元件以及出流元件的外部壁 被認(rèn)為是殼體的一部分。在圖14所示的實(shí)施例中，盒1和元件31、32由處理單元組裝固定設(shè)備37組裝，處 理單元組裝固定設(shè)備37包括穿透夾具39以及沿著處理單元29的縱向方向延伸的多個(gè)支 索螺栓38。在支索螺栓38的端上設(shè)置螺母40，從而當(dāng)擰緊螺母40時(shí)，夾具39會(huì)向處理單 元29提供縱向力，從而元件31、32以及盒1在縱向方向被保持在一起。在垂直于處理單元的縱向方向的方向固定元件31、32以及盒1被示為由環(huán)形引導(dǎo) 件41提供，固定元件31、32以及盒1緊密地適合環(huán)形引導(dǎo)件41。通過(guò)例如在環(huán)形引導(dǎo)件41 中設(shè)置的槽中應(yīng)用0形環(huán)來(lái)提供處理單元的密封。可選地，或者與其組合地，如圖4所示， 環(huán)形引導(dǎo)件41可以布置在處理單元的內(nèi)部(圖4中，16)。圖15示意性地示出了以可選方式組裝的根據(jù)本發(fā)明的三個(gè)盒1的縱向截面。盒1 可以例如是圖13所示的3個(gè)盒，然而在其它實(shí)施例中可以使用組裝盒的方法。再次，流通 路和流體相互作用部件在圖中未示出。盒1的外部外殼2在一端具有凹入42并且在相對(duì) 端具有突起43。在凹入42中并且在突起43上設(shè)置螺紋，具有螺紋的突起和凹入相對(duì)應(yīng)，從 而通過(guò)將盒相對(duì)于彼此擰緊能夠組裝盒。應(yīng)當(dāng)提及這種組裝方法也可以應(yīng)用于將入口和出 口元件31、32與圖13和14所示的盒1組裝起來(lái)。
圖16示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的處理單元29(整體流方向如圖13所示)。處 理單元29形成為細(xì)長(zhǎng)單元，具有圓筒形殼體并且包括5個(gè)盒1、一個(gè)入口元件31、一個(gè)出口 元件32以及用于旋轉(zhuǎn)布置在處理單元29中的葉輪6的馬達(dá)22。每個(gè)盒1具有在處理單 元的縱向方向恒定的截面，盡管各個(gè)盒1的截面不同。也是在該實(shí)施例中，兩個(gè)盒1包括圖 1-12揭示的例如插座的連接37，容納類(lèi)似于例如插座8的流體相互作用部件。圖17示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的處理單元29的縱向橫截面。處理單元形成為 細(xì)長(zhǎng)單元，具有圓筒形殼體并且包括5個(gè)盒1、一個(gè)入口元件31、一個(gè)出口元件32以及具有 用于旋轉(zhuǎn)布置在處理單元29中的葉輪(未示出)的軸7的馬達(dá)22。流體相互作用部件以 及流通路在圖中未示出。沿著盒1延伸的單元的殼體30的部分是由盒1的管狀部件44以及外部外殼2形 成的合成殼體。在合成殼體中可以包括其它結(jié)構(gòu)，例如密封元件、另外的管狀元件、固定元 件引導(dǎo)件等。管狀部件44的內(nèi)直徑相對(duì)于盒1的外部直徑選取，從而提供管狀部件44的 壁與盒1的外部外殼2之間的緊密適合。因而，當(dāng)外部外殼2鄰接管狀部件44并從而提供 合成殼體時(shí)，盒1的外部外殼2形成殼體30的一部分。應(yīng)當(dāng)提及盡管盒1的外部殼體2被 示為沿著盒1的整個(gè)縱向延伸鄰接管狀部件44，情況并不總是這樣。例如，一些或所有的外 部外殼2可以沿著朝向管狀部件44的內(nèi)部表面的外部外殼2的一側(cè)凹入，從而僅部分外部 外殼2鄰接管狀部件44。
可以圖14和15揭示的方式提供圖16和17揭示的處理單元的組裝。然而，根據(jù) 圖17的處理單元29可以優(yōu)選地通過(guò)在入口元件31、出口元件32的凹入42中以及在管狀 部件44的外部壁上提供螺紋來(lái)組裝，從而將入口和出口元件31、32相對(duì)于管狀部件44擰 緊來(lái)組裝處理單元29。圖18示出了圖13所示的實(shí)施例的一部分，還包括壓力增加阻流板，其通過(guò)布置多 個(gè)葉輪6以形成葉輪6的壓力增加堆疊而設(shè)置在入口元件31中，其中葉輪布置在公共軸7 上。葉輪6的堆疊提供的壓力增加比盒1中流體的流動(dòng)和處理導(dǎo)致的壓力下降要大許多， 并且流體從而使得處理單元29相對(duì)于入口 35處的流體的壓力處于增加的壓力水平中。同 時(shí)，例如通過(guò)添加物質(zhì)、暴露于輻射等來(lái)處理流體。應(yīng)當(dāng)提及也可以通過(guò)改變盒中的葉輪6 的尺寸來(lái)提供壓力增加，從而布置在入口元件中的葉輪的堆疊不需要存在。盡管這里呈現(xiàn)的本發(fā)明的描述集中在用于將流體驅(qū)動(dòng)通過(guò)處理單元的葉輪，然而 可以使用其它類(lèi)型的總壓力增加裝置。但是，與本發(fā)明相聯(lián)系，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)葉輪是有利的，因 為葉輪提供了這樣的流動(dòng)在流經(jīng)一個(gè)或多個(gè)盒或者整個(gè)處理單元的流體中包括漩渦速度 分量。這樣的漩渦速度分量可以用于增加與單元中的流體相互作用部件的混合和相互作 用，流體相互作用部件可用于更加強(qiáng)烈地處理流體并同時(shí)保持處理單元的整體外部維度低 并且速度高。應(yīng)當(dāng)提及盡管上述描述集中在其中盒包括例如圖1所示的結(jié)構(gòu)的實(shí)施例，但是盒 的特征應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地被廣泛地解釋?zhuān)话ɡ鐖D1所示的一些或所有特征的盒應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為 在本發(fā)明的范圍內(nèi)。然而，根據(jù)本發(fā)明的盒的共同特征優(yōu)選地是適于與流經(jīng)盒的流體相互 作用的結(jié)構(gòu)，該相互作用典型地和優(yōu)選地由流體相互作用部件執(zhí)行并且該結(jié)構(gòu)具有使得外 部外殼至少形成殼體的一部分的外部外殼。下面概述一個(gè)這樣的例子，其中流體相互作用 部件包括傾析器。
圖19示出了傾析器盒1的優(yōu)選實(shí)施例，包括用于例如分離水和泥的傾析器50的 形式的流體相互作用部件；圖19a示出了盒的三維視圖并且圖19b示出了沿著圖19a的線 A-A的截面圖。傾析器50包括受限螺釘51，并且要被處理的流體從螺釘51的下游位置被 運(yùn)輸?shù)絻A析器。傾析器50布置在軸7上并且由軸7的旋轉(zhuǎn)而被旋轉(zhuǎn)。傾析器的旋轉(zhuǎn)會(huì)導(dǎo) 致例如從流體分離的水的運(yùn)輸在傾析器50的上游被處理并且例如泥的運(yùn)輸在傾析器的下 游被處理。盡管圖19b中分別指示泥和水的流動(dòng)的箭頭被示為流進(jìn)傾析器50的兩個(gè)分離 的流體流，當(dāng)泥和水流進(jìn)傾析器50時(shí)它們是混合的。水和泥通過(guò)穿孔52離開(kāi)傾析器50，一 個(gè)穿孔52在圖19b中示出。傾析器盒1的上游部分Ia可以如圖19所示由類(lèi)似于圖1的盒的盒制成。在這種情況下，傾析器盒包括相互作用引入通道5，在相互作用引入通道5中可以通過(guò)使用插座8 布置例如傳感器，用于測(cè)量離開(kāi)傾析器50的流體的一個(gè)或多個(gè)屬性。相似地，傾析器盒的 下游部分Ib可以如圖19所示由類(lèi)似于圖1的盒的盒制成并因而也包括相互作用引入通道 5?？梢酝ㄟ^(guò)插座8取出泥。在上游或下游部分Ia、Ib或兩者中可以布置葉輪，其中葉輪可 以布置在軸7上用于旋轉(zhuǎn)。圖20示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的流體處理單元的盒1，其中流體相 互作用部件是超聲喇叭61 ；圖20a示出了部分分解視圖下的盒1并且圖6b示出了沿盒1的 半徑截取的截面視圖的一段，其中將軸7移除。圖中的箭頭標(biāo)記F指示流體流動(dòng)經(jīng)過(guò)盒1。如圖20a所示，盒1與圖4所示的盒之一相似，盡管圖20中的盒不包括屏蔽14以 及輻射源15。相反，布置了具有超聲喇叭61的超聲發(fā)生器62以向相互作用引入通道5發(fā) 射超聲。還在相互作用引入通道5中布置了流引導(dǎo)件63。流引導(dǎo)件63離開(kāi)超聲喇叭61和 流引導(dǎo)件63的端之間的通路，從而流引導(dǎo)件63引導(dǎo)流體朝向超聲喇叭61。流引導(dǎo)件63可 以還被從超聲喇叭61發(fā)射的聲波所激勵(lì)。在引導(dǎo)元件26中布置了葉輪6，其中引導(dǎo)元件26將流體引導(dǎo)經(jīng)過(guò)葉輪6。在這種情況下，還可以與例如圖3所示相似地堆疊多個(gè)盒1，并且堆疊可以包括在 圖13和圖14所示的實(shí)施例中。另外，這樣的處理級(jí)的堆疊可以包括不同的處理源以提供 不同的處理技術(shù)，例如紫外處理和超聲處理的組合。圖21示意性地示出了適于執(zhí)行流經(jīng)盒的流體中的測(cè)量的盒1的優(yōu)選實(shí)施例；圖 21以三維視圖示出了盒。圖21中所示的盒，簡(jiǎn)稱為測(cè)量盒，包括圓筒形外部外殼2 (在圖 21a中示出但是在圖21b中未示出)以及壁元件3，在圖21所示的實(shí)施例中，壁元件3限定 位于壁元件3上方的空腔4a，而圖4揭示的空腔4b不存在，盡管如果將壁元件布置在盒1 的上游位置的話空腔4b可以存在。覆蓋盒1的開(kāi)口端的蓋也沒(méi)有在圖2中揭示，但是下面 將會(huì)更加詳細(xì)地揭示。在外部外殼2的內(nèi)部，存在中央布置的葉輪6。另外，如圖21所示在壁元件3上布 置了螺旋形壁70，并且也如圖21所示，盒還包括兩個(gè)傳感器71和72。如圖21b中箭頭標(biāo)記F所示，流體流經(jīng)測(cè)量盒。如圖所示，流體以螺旋運(yùn)動(dòng)離開(kāi)葉 輪6并在螺旋形壁70以及與圖21b中標(biāo)記為70’的表面鄰接的外部外殼2的內(nèi)表面的輔 助下而流進(jìn)螺旋形壁70中設(shè)置的通道73。如圖21b所示，通道73包括具有從流看去的恒定的截面的會(huì)聚部73’以及部73”。 為了迫使流體流出葉輪6進(jìn)入通道73，在盒1的頂部設(shè)置了蓋(未示出)。該蓋被密封到外部外殼的上邊緣以及螺旋形壁70的上邊緣，并且包括在圖21b中標(biāo)記為74的位置的出口。從而，流體將在位置74處的蓋的出口離開(kāi)盒。在圖21所示的實(shí)施例中，存在兩個(gè)傳感器71、72。傳感器71是測(cè)量流經(jīng)盒1的 流體的容量的流傳感器。傳感器1布置在具有恒定截面的部73”內(nèi)的會(huì)聚部73’的上游。 在傳感器的上游，布置了楔子75，其中楔子75生成作為卡曼渦街(Karman vortex street) 的渦區(qū)。該渦區(qū)尤其是特征頻率用于確定經(jīng)過(guò)通道的容量流并且因而當(dāng)所有流體流經(jīng)通道 時(shí)經(jīng)過(guò)盒的流容量。示出的傳感器72是pH傳感器，但是可以應(yīng)用其它類(lèi)型的傳感器。通?？梢圆贾?多個(gè)傳感器，例如溫度、濁度、渦流傳感器。另外的盒的實(shí)施例(未示出)適于在至少兩個(gè)流體之間交換熱量。在該實(shí)施例中， 在盒中設(shè)置通道用于兩個(gè)流體流經(jīng)，從而通過(guò)通道的壁交換兩個(gè)流體之間的熱量。盒優(yōu)選 地包括布置用于將一個(gè)或兩個(gè)流體泵送經(jīng)過(guò)盒的總壓力增加裝置。盡管已經(jīng)結(jié)合指定實(shí)施例描述了本發(fā)明，不應(yīng)當(dāng)認(rèn)為本發(fā)明以任何方式限于所述 的例子。本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求限定。在權(quán)利要求的上下文中，術(shù)語(yǔ)“包括”或 “包含”并不排除其它可能的元件或步驟。同時(shí)，不應(yīng)當(dāng)認(rèn)為對(duì)于例如“一”、“一個(gè)”的引用 排除多個(gè)。在權(quán)利要求中使用關(guān)于圖中指示的元件的附圖標(biāo)記不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為限制本發(fā)明的 范圍。另外，在不同權(quán)利要求中提及的各個(gè)特征可以被有利地組合，并且在不同的權(quán)利要求 中對(duì)這些特征的提及不排除特征的組合是不可能的及無(wú)利的。
權(quán)利要求
一種流體處理單元，流體能夠流經(jīng)所述流體處理單元并同時(shí)被處理，所述流體處理單元包括殼體；一個(gè)或多個(gè)盒，每個(gè)盒包括外部外殼，所述外部外殼被布置成至少形成所述殼體的一部分，并且每個(gè)盒包括經(jīng)過(guò)盒的流通路，其中，至少一個(gè)盒包括至少一個(gè)流體相互作用部件或適于接收至少一個(gè)流體相互作用部件，并且流體處理單元包括用于至少部分地克服由于流經(jīng)單元的流體導(dǎo)致的壓力損失的總壓力增加裝置，總壓力增加裝置以及一個(gè)或多個(gè)流體相互作用部件的一個(gè)、多個(gè)或所有流體相互作用部件由所述殼體封裝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體處理單元，其中所述流體處理單元包括多個(gè)盒，所述多 個(gè)盒多于一個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的流體處理單元，其中盒是可組合的，例如可堆疊的，以形 成流體處理單元或至少部分流體處理單元。
4.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的流體處理單元，其中至少一個(gè)盒包括至少一個(gè)流體相 互作用部件和總壓力增加裝置。
5.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的流體處理單元，其中流體處理單元包括多于一個(gè)的 盒，其中盒是可組合的，從而流體處理單元包括多個(gè)組合的盒，并且其中多于一個(gè)的盒中的每個(gè)都包括至少一個(gè)流體相互作用部件和總壓力增加裝置。
6.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的流體處理單元，其中一個(gè)或多個(gè)盒包括流通路中的相 互作用引入通路。
7.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的流體處理單元，其中所述殼體承載壓力。
8.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的流體處理單元，其中流體處理單元還包括布置在一個(gè) 或多個(gè)盒的下游的出口元件和/或布置在一個(gè)或多個(gè)盒的上游的入口元件，出口元件和/ 或入口元件的外部表面包括布置使得外部外殼形成處理單元的至少部分殼體的外部外殼。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的流體處理單元，其中總壓力增加裝置或至少一些總壓力增加 裝置布置在入口和/或出口元件中。
10.根據(jù)權(quán)利要求2或權(quán)利要求3-9中任一引用權(quán)利要求2的權(quán)利要求所述的流體處 理單元，其中兩個(gè)或更多個(gè)盒沿公共軸布置。
11.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的流體處理單元，其中流體處理單元包括以葉輪形式 的多個(gè)總壓力增加裝置并且其中一些或所有的葉輪由公共軸旋轉(zhuǎn)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的流體處理單元，其中一些或所有的葉輪布置在盒中。
13.根據(jù)權(quán)利要求2或權(quán)利要求3-12中任一引用權(quán)利要求2的權(quán)利要求所述的流體處 理單元，其中流體處理單元的所有盒的外部幾何形狀都是相同的。
14.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的流體處理單元，其中一個(gè)或多個(gè)盒的外部外殼的截 面沿著一個(gè)方向是恒定的。
15.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的流體處理單元，其中形成至少部分殼體的一個(gè)或多個(gè)盒的外部外殼形成殼體的至少部分外部表面。
16.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的流體處理單元，其中形成至少部分殼體的一個(gè)或多 個(gè)盒的外部外殼鄰接殼體的內(nèi)部表面。
17.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的流體處理單元，其中一個(gè)或多個(gè)盒包括總壓力增加直o
18.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的流體處理單元，其中一個(gè)或多個(gè)盒包括適于執(zhí)行一 個(gè)或多個(gè)化學(xué)單元操作的一個(gè)或多個(gè)流體相互作用部件。
19.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的流體處理單元，其中一個(gè)或多個(gè)盒包括適于容納流 體相互作用部件的插座(8)。
20.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的流體處理單元，其中一個(gè)或多個(gè)盒適于至少在部分 流通路中保持和/或提供三維流。
21.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的流體處理單元，其中一個(gè)或多個(gè)盒包括入口和出口， 其中流體從入口流進(jìn)盒并且從出口流出盒，入口和出口連接至流通路。
22.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的流體處理單元，其中一個(gè)或多個(gè)盒適于接收或包括 速度導(dǎo)流輪。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的流體處理單元，其中速度導(dǎo)流輪組成至少部分流通路。
24.根據(jù)權(quán)利要求22或23所述的流體處理單元，其中速度導(dǎo)流輪組成至少部分流通路 并且其中相互作用引入通路(5)位于盒中速度導(dǎo)流輪的上游或下游。
25.根據(jù)權(quán)利要求22-24中任一項(xiàng)所述的流體處理單元，其中速度導(dǎo)流輪適于以一個(gè) 速度接收流體并以更高的速度傳送流體。
26.根據(jù)權(quán)利要求22-25中任一項(xiàng)所述的流體處理單元，其中速度導(dǎo)流輪適于將流體 泵送經(jīng)過(guò)盒。
27.根據(jù)權(quán)利要求22-26中任一項(xiàng)所述的流體處理單元，其中速度導(dǎo)流輪適于在一個(gè) 方向接收流體并在另一個(gè)方向傳送流體。
28.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的流體處理單元，包括至少兩個(gè)，例如至少三個(gè)，優(yōu)選 地至少四個(gè)相互作用弓丨入通道。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的流體處理單元，其中至少兩個(gè)相互作用引入通道是相似 的，例如彼此相同。
30.根據(jù)權(quán)利要求28或29所述的流體處理單元，其中所有的相互作用引入通道都是相 同的。
31.根據(jù)權(quán)利要求19或權(quán)利要求20-30中引用權(quán)利要求19的任一權(quán)利要求所述的流 體處理單元，其中一個(gè)或多個(gè)盒包括流通路中包括的至少一個(gè)相互作用引入通道(5)并且 其中插座(8)延伸進(jìn)入相互作用引入通道(5)，從而當(dāng)插座中存在流體相互作用部件時(shí)，流 經(jīng)相互作用引入通道的流體與流體相互作用部件相互作用。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的流體處理單元，其中一個(gè)或多個(gè)流通路包括第一腔和第二 腔，第一腔和第二腔通過(guò)連接第一腔和第二腔的相互作用引入通道而流體地連接，從而流 體可以從第一腔經(jīng)過(guò)相互作用引入通道流至第二腔。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的流體處理單元，其中速度導(dǎo)流輪，例如葉輪，布置在第一腔 的上游。
34.根據(jù)權(quán)利要求6-33中任一項(xiàng)所述的流體處理單元，其中相互作用引入通路的形狀 提供經(jīng)過(guò)相互作用引入通道的流體的加速。
35.根據(jù)權(quán)利要求32-34中任一項(xiàng)所述的流體處理單元，其中第一和第二腔被布置使 得流體可以僅從第一腔通過(guò)相互作用引入通路流至第二腔。
36.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的流體處理單元，其中一個(gè)或多個(gè)盒包括可閉合再循 環(huán)通道，用于從流體相互作用部件的下游的位置向流體相互作用部件的上游的位置再循環(huán) 至少部分流體。
37.根據(jù)權(quán)利要求19或權(quán)利要求20-36中引用權(quán)利要求19的任一權(quán)利要求所述的流 體處理單元，其中一個(gè)或多個(gè)相互作用元件布置在插座中。
38.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的流體處理單元，其中一個(gè)或多個(gè)盒的外部外殼適于 承載壓力。
39.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的流體處理單元，其中一個(gè)或多個(gè)盒包括用于攪動(dòng)流 經(jīng)該盒的流體的裝置。
40.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的流體處理單元，其中一個(gè)或多個(gè)盒包括垂直于流方 向而布置的壁元件(3)，該流方向被定義為從盒的入流至出流延伸的方向，壁元件包括一個(gè) 或多個(gè)穿孔，流體經(jīng)過(guò)所述一個(gè)或多個(gè)穿孔流入盒的內(nèi)部。
41.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的流體處理單元，其中殼體或至少部分殼體是熱絕緣的。
42.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的流體處理單元，其中殼體或至少部分殼體包括冷卻 和/或加熱套。
43.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的流體處理單元，還包括流體收集器，用于收集從處理 單元泄露的流體。
44.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的流體處理單元，其中至少一個(gè)盒是由不同的材料制 成的。
45.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的流體處理單元，其中至少一個(gè)盒是由單個(gè)材料制成的。
46.根據(jù)權(quán)利要求2或權(quán)利要求3-45中引用權(quán)利要求2的任一權(quán)利要求所述的流體處 理單元，其中所有盒中的每個(gè)盒是由不同的材料制成的。
47.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的流體處理單元，其中盒的材料從金屬、復(fù)合材料、涂 層材料、塑料、陶瓷或上述的組合中選擇。
48.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的流體處理單元，其中處理單元包括布置用于控制流 進(jìn)和/或流出處理單元的一個(gè)或多個(gè)閥。
49.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的流體處理單元，其中流體處理單元具有縱向延伸并 且其中流體處理單元包括用于將盒固定在垂直于縱向方向的方向的裝置。
50.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的流體處理單元，其中流體處理單元具有縱向延伸并 且在垂直于該方向的方向中的壓力由0形環(huán)平衡以提供流體緊密密封。
51.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的流體處理單元，其中流體處理單元具有縱向延伸并 且包括支索，所述支索優(yōu)選地以在縱向延伸的方向延伸的支索螺栓的形式，所述支索被布 置以平衡在縱向方向流體處理單元中的壓力。
52.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的流體處理單元，流體處理單元包括能量源，用于向流 體處理單元中的例如總壓力增加裝置和/或速度導(dǎo)流輪的能量需求裝置提供能量。
53.根據(jù)權(quán)利要求52所述的流體處理單元，其中能量源包括電驅(qū)動(dòng)的馬達(dá)。
54.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的流體處理單元，流體處理單元包括延伸通過(guò)流體處 理單元的兩個(gè)或更多個(gè)例如所有盒的軸。
55.根據(jù)權(quán)利要求54所述的流體處理單元，其中軸延伸出單元并且連接至馬達(dá)，所述 馬達(dá)優(yōu)選地是布置在單元外部的電驅(qū)動(dòng)馬達(dá)。
56.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的流體處理單元，其中一個(gè)、一些或所有的流體相互作 用部件包括電磁輻射源，例如紫外光源。
57.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的流體處理單元，其中一個(gè)、一些或所有的流體相互作 用部件包括一個(gè)或多個(gè)噴嘴。
58.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的流體處理單元，其中一個(gè)、一些或所有的流體相互作 用部件包括一個(gè)或多個(gè)處理表面，例如用于過(guò)濾流體的一個(gè)或多個(gè)過(guò)濾器表面、用于提供 催化處理的一個(gè)或多個(gè)催化表面、一個(gè)或多個(gè)熱交換器表面、一個(gè)或多個(gè)吸收器表面、一個(gè) 或多個(gè)冷凝器表面、一個(gè)或多個(gè)剝離器表面、一個(gè)或多個(gè)干燥表面、用于承載生物生長(zhǎng)的一 個(gè)或多個(gè)表面、用于結(jié)晶化的一個(gè)或多個(gè)表面、用于離子交換的一個(gè)或多個(gè)表面、一個(gè)或多 個(gè)膜表面、或者上述的組合。
59.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的流體處理單元，其中一個(gè)、一些或所有的流體相互作 用部件包括用于建立電磁場(chǎng)以執(zhí)行電解處理、電滲析處理、電消電離處理、或上述的組合的 表面。
60.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的流體處理單元，其中一個(gè)、一些或所有的流體相互作 用部件包括用于將流體暴露于輻射的裝置，輻射例如磁輻射、紫外輻射、放射性輻射、超聲、 微波、激光輻射、或上述的組合。
61.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的流體處理單元，其中一個(gè)、一些或所有的流體相互作 用部件包括離析器、離心機(jī)、用于碾碎的裝置、用于均質(zhì)化的裝置、傾析器、用于運(yùn)輸例如微 粒、離子交換物質(zhì)的運(yùn)輸器、混合器、或上述的組合。
62.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的流體處理單元，其中一個(gè)、一些或所有的流體相互作 用部件包括摻加裝置；用于脫氣、蒸餾、通風(fēng)的裝置，其中通風(fēng)例如大氣空氣、氧氣、臭氧、 氯；用于蒸發(fā)的裝置；用于降低壓力的裝置，例如用于真空蒸餾的裝置；用于蒸汽處理的裝 置；或上述的組合。
63.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的流體處理單元，流體處理單元包括適于在給定的滯 留時(shí)間在空腔內(nèi)提供流體的一個(gè)或多個(gè)元件。
64.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的流體處理單元，其中流體處理單元包括用于執(zhí)行生 物處理、化學(xué)處理、燃料電池處理或上述的組合的反應(yīng)器。
65.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的流體處理單元，其中一個(gè)、一些或所有的流體相互作 用部件包括熱源，例如電加熱器。
66.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的流體處理單元，流體處理單元包括用于在單元內(nèi)旋 轉(zhuǎn)例如葉輪的元件的裝置。
67.根據(jù)權(quán)利要求66所述的流體處理單元，其中用于旋轉(zhuǎn)元件的裝置包括一個(gè)或多個(gè)齒輪。
68.根據(jù)權(quán)利要求66或67所述的流體處理單元，其中用于旋轉(zhuǎn)元件的裝置包括一個(gè)或 多個(gè)耦合裝置，例如機(jī)械耦合裝置、磁耦合裝置、粘滯摩擦耦合裝置、感應(yīng)耦合裝置、或上述 的組合。
69.根據(jù)權(quán)利要求66-68中任一項(xiàng)所述的流體處理單元，其中元件是電馬達(dá)或發(fā)生器 的一部分。
70.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的流體處理單元，其中處理單元包括由殼體封裝的渦輪。
71.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的流體處理單元，其中處理單元包括由殼體封裝的往復(fù)式泵。
72.根據(jù)權(quán)利要求19或權(quán)利要求20-71中引用權(quán)利要求19的任一權(quán)利要求所述的流 體處理單元，其中一個(gè)或多個(gè)插座(8)適于以可釋放的方式容納一個(gè)或多個(gè)流體相互作用 部件，從而流體相互作用部件可以被可逆地從插座中移除并插入插座中。
73.根據(jù)權(quán)利要求2或權(quán)利要求3-72中引用權(quán)利要求2的任一權(quán)利要求所述的流體處 理單元，其中盒是可堆疊的。
74.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的流體處理單元，其中一個(gè)、一些或所有的流體相互作 用部件包括壓力傳感器、溫度傳感器、流體速度傳感器、質(zhì)量流量傳感器、容積流量傳感器、 PH降感器、傳導(dǎo)性傳感器、有機(jī)質(zhì)含量傳感器、電容傳感器、濁度傳感器、輻射傳感器、光譜 傳感器、或上述的組合。
75.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的流體處理單元，其中流體處理單元包括具有各個(gè)不 同流體相互作用部件的多個(gè)盒。
76.一種盒，包括外部外殼，所述外部外殼被布置使得當(dāng)至少兩個(gè)盒被組合以形成流體 處理單元的至少部分時(shí)，外部外殼形成流體處理單元的至少部分殼體，所述盒還包括經(jīng)過(guò) 盒的流通路并且所述盒還包括或者適于接收至少一個(gè)流體相互作用部件。
77.一種提供流體和相互作用部件之間的相互作用的方法，所述方法包括將流體饋送 到根據(jù)權(quán)利要求1-75中任一項(xiàng)所述的流體處理單元中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種流體處理單元，流體能夠流經(jīng)流體處理單元并同時(shí)被處理。流體處理單元包括殼體；一個(gè)或多個(gè)盒，每個(gè)盒包括外部外殼，所述外部外殼被布置使得至少形成所述殼體的一部分，并且每個(gè)盒包括經(jīng)過(guò)盒的流通路。至少一個(gè)盒包括至少一個(gè)流體相互作用部件或適配于接收至少一個(gè)流體相互作用部件。流體處理單元包括用于至少部分地克服由于流經(jīng)單元的流體導(dǎo)致的壓力損失的總壓力增加裝置，總壓力增加裝置以及一個(gè)或多個(gè)流體相互作用部件的一個(gè)、多個(gè)或所有流體相互作用部件由所述殼體封裝。本發(fā)明還涉及一種盒，包括外部外殼，外部外殼被布置使得當(dāng)至少兩個(gè)盒被組合以形成流體處理單元的至少部分時(shí)，外部外殼形成流體處理單元的至少部分殼體，盒還包括經(jīng)過(guò)盒的流通路并且盒還包括或者適配于接收至少一個(gè)流體相互作用部件。本發(fā)明還涉及一種提供流體和相互作用部件之間的相互作用的方法，該方法包括將流體饋送到上述流體處理單元中。
文檔編號(hào)F04D13/16GK101849109SQ200880106920
公開(kāi)日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2008年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月17日
發(fā)明者克里斯蒂安·拉斯穆森, 芬恩·貝爾德林 申請(qǐng)人:格倫德福斯管理聯(lián)合股份公司